Numerical study of current-topography interactions: subpolar gyre, Gibraltar and Nordic Sea straits

• Main Author: Hervieux, Gaelle
• Other Authors: Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels Grenoble (LEGI), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Université Joseph-Fourier - Grenoble I, Bernard Barnier([e-mail])
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: French
• Published: HAL CCSD 2007
• Subjects: Physical oceanography; numerical modelling; gravity current; bottom boundary layer; lateral boundary condition; Océanographie physique; modélisation numérique; écoulement gravitaire; couche limite de fond; condition limite latérale; [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography; Nordic Sea
• Online Access: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00730205; https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00730205/document; https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00730205/file/these_hervieux.pdf

The numerical representation of gravity currents and along-slope currents is very important to achieve realistic simulations of deep water masses and of the thermohaline circulation in the global ocean. Our goal is to improve the modelling of both current/topography interactions in the NEMO ocean general circulation model at eddy-permitting (1/4°) resolution. We show with idealized and realistic configurations that using a classical bottom boundary layer parameterization (downslope tracer advection and diffusion) improves the solutions but over-estimates overflow mixing downstream of the straits. A (systematic but weak) decrease of this parameterization's biaises is obtained by increasing local ageostrophic effects (parietal friction, momentum advection within the BBL). Our work suggests that this parameterization reaches its limits of application beyond the eddy-permitting regime. La représentation numérique des écoulements gravitaires et des courants de bords horizontaux est tr'es importante pour la simulation r'ealiste des masses d'eau profondes et de la circulation thermohaline de l'océan global. Dans ce travail, nous cherchons a mieux modéliser ces deux interactions courant/topographie dans le code numérique de circulation océanique NEMO, en régime dynamique "eddy-permitting". Nous montrons, avec des configurations idéalisées et réalistes, que l'usage d'une paramétrisation de couche de fond classique (BBL : diffusion et advection des traceurs) améliore les solutions mais surestime le mélange en aval des seuils topographiques. Une réduction (systématique mais faible) des biais de la paramétrisation est obtenue par l'augmentation locale des effets agéostrophiques (friction pariétale et de fond, advection de la quantité de mouvement dans la BBL). Nos travaux suggèrent que cette paramétrisation atteint ses limites d'application dans le r'egime "eddy-permitting".