Caractérisation des trajectoires lagrangiennes sous effets combinés des marées barotrope et barocline sur le plateau du Golfe de Gascogne

Contexte :

La stratification saisonnière affecte la réponse de l’océan côtier aux fréquences de marée. Lorsque la marée barotrope rencontre le talus, le rebord du plateau ou une bathymétrie favorable, une partie de son énergie est alors convertie en marée barocline : des modes internes, caractérisés par des courants horizontaux cisaillés verticalement et par des déplacements verticaux de la pycnocline, se propagent depuis le talus vers le large et sur le plateau.Les propriétés de la marée barocline sont hétérogènes en espace et en temps du fait des variations de la bathymétrie et de la stratification. Ses propriétés évoluent au cours de la propagation : la marée barocline peut se raidir et évoluer vers des bores internes et des trains d'ondes internes non linéaires, et provoquer des évènements localisés et intermittents de mélange. La figure n°1, tirée de Pichon et al. 2013, illustre l’hétérogénéité spatiale de la marée interne dans le Golfe de Gascogne.

On s’intéressera aux trajectoires des particules fluides (lagrangiennes) soumises aux marées barotrope et barocline. On s’attend à ce que :

• La marée barotrope induise des excursions latérales importantes mais qui restent relativement cohérentes et réversibles, sauf à proximité de la côte où la rectification par la géométrie côtière, la bathymétrie, la friction de fond peuvent générer une dispersion et une dérive résiduelle.

• La marée barocline induise des déplacements des particules fluides plus complexes, pleinement tridimensionnels : les excursions latérales sont couplées à des déplacements verticaux, et l’orientation et l’amplitude des excursions latérales dépend de l’immersion. De par ses gradients de vitesse, tant latéraux que verticaux, la marée barocline génère une dispersion significative (Suanda et al. 2018). Et de par les corrélations entre les vitesses horizontales et les déplacements verticaux, elle génère une dérive résiduelle interne (Spingys et al. 2020, Moncuquet et al. 2025).

  
  
  

Description du stage :

On cherchera dans le stage à caractériser les trajectoires Lagrangiennes à l’échelle de la dizaine de jours sur le plateau du Golfe de Gascogne et à évaluer l’hétérogénéité en espace et en temps de leurs propriétés statistiques.

On s’appuiera pour cela sur des simulations numériques associées à deux configurations régionales tridimensionnelles du Golfe de Gascogne, à résolution kilométrique, basées sur le modèle CROCO ; ces simulations seront disponibles au début du stage :

• La première n’a pas de stratification et pour seul forçage la marée barotrope.

• La seconde a une stratification, le forçage de marée barotrope, les forçages atmosphériques et les forçages océaniques aux frontières ouvertes du domaine.

La première configuration permet de simuler isolément la marée barotrope ; la seconde permet de simuler conjointement les marées barotrope et barocline. L’analyse comparative des deux configurations permettra de mettre en évidence le rôle attendu significatif de la marée barocline.

L’essentiel du travail du stage consiste à mettre en œuvre un outil de trajectoires Lagrangiennes offline tel que OceanParcels, OpenDrift, Ariane, Ichtyop (non déterminé à ce stade) et à exploiter ses sorties. Il s’agira de :

• Déterminer la stratégie d’ensemencement en particules adaptée à la description des processus ciblés,

• Calculer les trajectoires, les analyser, et évaluer les propriétés statistiques,

• Comparer les résultats obtenus pour les deux configurations, et ce pour différentes périodes du cycle saisonnier.

Le stage s’inscrit dans la continuité d’une série d’études sur la dynamique de la marée barocline dans le Golfe de Gascogne qui inclue modélisations et observations in situ. Quelques observations lagrangiennes (bouées dérivantes) acquises lors de campagnes en mer menées en 2022 et 2026 pourront être analysées pendant le stage.

Le stage sera mené au sein du département Océanographie Régionale Côtière Littorale (ORCL) du Shom à Brest.  Le point de contact est Nicolas Ducousso.

Profil recherché :

• Stage de fin d’étude de M2 ou d’école d’ingénieur

Modalités de candidature :

Les dossiers de candidatures doivent être composés d’un CV et d’une lettre de motivation.