Des chercheurs de HKUST découvrent des “points chauds” de trois

image : Situation géographique et bathymétrie de la mer de Chine méridionale
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Une équipe de recherche dirigée par le Pr. GAN Jianping, directeur du Centre de recherche océanique de Hong Kong et Macao (CORE) à l’Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST), a récemment effectué des observations sur le terrain et des simulations numériques dans la mer de Chine méridionale (SCS) et a révélé le caractéristiques inédites du mouvement tridimensionnel de l’océan dans le SCS grâce à la théorie de la dynamique des fluides géophysiques. La circulation océanique complexe, la conversion d’énergie et le transport de masse d’eau dans le système SCS, contrôlent les processus biogéochimiques, le bilan carbone, la santé de l’environnement marin, le changement climatique régional et le développement économique et social durable dans les pays et régions environnants, ce qui représente environ 22% de la population mondiale. Les études sur la circulation et la dynamique du SCS sont considérées comme le fondement et l’incarnation de la compréhension du SCS.

Au cours des dernières décennies, une attention mondiale croissante a été accordée à la recherche sur la circulation océanique dans le SCS. Cependant, la compréhension scientifique du mouvement tridimensionnel de l’eau dans cette région est encore très limitée, ambiguë et parfois même mal comprise. Cela est dû au manque d’observations, de modèle numérique fiable et à la connaissance des processus physiques complexes dans la circulation SCS.

Jusqu’à récemment, sur la base d’observations, de simulations numériques et d’un raisonnement de dynamique des fluides géophysiques, une équipe de recherche dirigée par le Prof. Gan, qui est également professeur titulaire au Département des sciences océaniques et au Département de mathématiques de HKUST, a confirmé que la circulation rotative SCS a une structure à trois couches, où les courants tournent dans le sens antihoraire, dans le sens horaire et dans le sens horaire dans les couches supérieure, intermédiaire et inférieure, respectivement. L’étude a également révélé que les circulations rotatives à trois couches sont composées de «points chauds» dynamiquement actifs de courants intensifiés le long de la pente continentale abrupte entourant le bassin profond, au lieu d’une structure ordonnée dans toute la région telle que conçue précédemment. Les courants de pente sont principalement contrôlés par les effets combinés de la mousson, de l’intrusion de Kuroshio et de la topographie unique, et sont constamment ajustés et régulés par les processus océaniques à plusieurs échelles. L’étude a démontré pour la première fois la structure tridimensionnelle et le mécanisme physique de la circulation SCS, et a clarifié l’incompréhension précédente du mouvement de la masse d’eau dans cette région. Sur la base de ces découvertes, le Pr. L’équipe de Gan a créé WavyOcean, un système de simulation et de visualisation 3D de la circulation océanique et des processus biogéochimiques dans le SCS, qui est validé et contraint à la fois par des observations et un raisonnement dynamique.

Prof. Gan a déclaré: “En raison de l’échec de la capture du” point chaud “dynamique dans la mer marginale, presque tous les modèles mondiaux ne peuvent pas simuler avec précision la structure de circulation à trois couches et la physique associée dans la mer de Chine méridionale, même avec la même résolution spatiale et temporelle. Par conséquent, par rapport à l’océan ouvert, notre compréhension et notre simulation des circulations marines marginales mondiales, forcées par de multiples facteurs tels que la topographie du fond marin, l’échange d’eau à travers les détroits et les processus dynamiques à plusieurs échelles, sont plus difficiles que prévu.

“L’observation est essentielle à la recherche océanique. Cependant, en raison des strictes limites spatiales et temporelles des observations in situ, il est très difficile de comprendre la structure des courants océaniques, en particulier pour l’analyse théorique de la dynamique de la circulation. Expériences numériques ou “observations” simulées sont cruciaux pour la recherche océanique, et un nombre croissant de nouvelles découvertes dans l’océan s’appuient désormais sur un modèle numérique rigoureusement validé par les observations et la théorie géodynamique », a-t-il ajouté. En tant qu’expert en dynamique des fluides géophysiques computationnelles, le Prof. Gan pense que la simulation numérique n’est pas un jeu de codage de simples entrées et sorties, mais plutôt un processus de construction d’expériences et d’observations numériques scientifiques “exquises”. En plus de simuler et de prévoir l’océan réel, la modélisation numérique de l’océan est un outil scientifique majeur pour comprendre les processus et les phénomènes océaniques et aider à explorer les inconnues.

Les résultats de la recherche ont été récemment publiés dans Communication Nature par l’équipe dirigée par le Pr. Gan, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Macao et de la Southern University of Science and Technology. La recherche a été cofinancée par le CORE, le Hong Kong RGC et la National Natural Science Foundation of China. Le CORE est créé conjointement par le Laboratoire national des sciences et technologies de Qingdao et l’Université des sciences et technologies de Hong Kong.


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