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It is now well established that sea level rise is not uniform and presents large deviations from its global mean trend. Indeed, some regions such as the western Pacific ocean experience a linear rise 3 times larger than the global mean sea level trend since 1993 (e.g. Cazenave and Llovel, 2010). Superimposed to the long-term trend, the interannual variability may enhance or reduce sea level change over a shorter time period. These variations are linked to the interannual variability of the steric sea level associated to natural modes of climate variability such as El Nino Southern Oscillation (Llovel et al., 2010). In this work, we investigate the local sources and sinks of interannual steric sea level variability using the ECCOv4 (Estimating the Circulation and Climate of the Ocean, Forget et al., 2015) state estimate. The ECCOv4 state estimate is based on the assimilation of various observations including ocean bottom pressure from GRACE and sea surface height from successive satellite altimetry mission. Moreover, it satisfies the law of physics and thermodynamics. Using a new method based on steric sea level variance budget, we find that the variability is, in almost all regions, sustained by interannual fluctuating winds via Ekman transport and damped by both interannual variations of the net heat flux from the atmosphere and by oceanic mesoscale eddies. The methodology developed in this work presents evident advantages first to better interpret observations and secondly to assess the reliability of coupled climate models used to predict future sea level changes., The 28th IUGG General Assembly (IUGG2023) (Berlin 2023)

The vertical upwelling/diffusion model (VUDM) has historically played a key role in shaping our ideas about how the heat balance is achieved in the ocean. Its has been and is still widely used in many applications ranging from the estimation of transfer coefficients to the parameterisation of ocean heat uptake in Simple Climate Models (SCMs). Its conceptual value as a realistic theoretical model of the ocean heat balance has become increasingly unclear over the years however, because: 1) the different ways in which upwelling has been linked to high-latitude deep water formation and downgradient diffusion linked to vertical/diapycnal mixing have remained imprecise and somewhat ad-hoc so far; 2) other effects such as isopycnal mixing, density-compensated temperature anomalies, meso-scale eddy-induced advection and the depth-varying ocean area have all be demonstrated to affect actual ocean heat uptake as well, but their incorporation into existing VUDM frameworks has been problematic. In this paper, a new process-based vertical advection/diffusion theoretical model of ocean heat uptake is constructed that resolve all above difficulties. This new model is obtained by coarse-graining the full three-dimensional advection/diffusion for potential temperature carried by ocean climate models, by using the same isopycnal analysis as in the theory of ocean water masses. The resulting model describes the temporal evolution of the isopycnally-averaged thickness-weighted potential temperature in terms of an effective velocity that depends uniquely on the surface heating conditionally integrated in density classes, an effective diapycnal diffusivity controlled by isoneutral and dianeutral mixing, and an additional term linked to the meridional transport of density-compensated temperature anomalies by the diabatic residual overturning circulation., 13 pages, preliminary draft of paper to be submitted to Geoscience Model Development

No.; Depuis le lancement du satellite TOPEX/POSEIDON au début des années quatre-vingt-dix, nos connaissances des courants observables à la surface de l'océan se sont grandement développées. Cependant, de nombreuses interrogations les concernant demeurent, l'objectif de cette thèse est donc de contribuer à une meilleure compréhension de leurs dynamiques. Les structures de grande échelle (supérieures à environ 500 kilomètres) sont particulièrement bien représentées par l'altimétrie satellitaire et constituent donc le sujet principal de cette thèse. Nous nous sommes principalement posés les trois questions suivantes : quelle est la structure verticale des courants observés en surface ? Comment expliquer la répartition de l'énergie spectrale associée ? Et enfin : l'instabilité barocline (de grande échelle) peut-elle être une source d'énergie de ces courants ? Ce qui suit est une brève description des résultats obtenus et de la méthodologie employée. La première partie de la thèse traite de la structure verticale des anomalies de courant de grande échelle observées dans l'altimétrie. Un modèle simple, se basant sur les équations quasi géostrophiques linéarisées autour d'un état de repos, est utilisé pour calculer la solution sous la surface à l'aide de données altimétriques et de données de stratification moyenne. Son fonctionnement est évalué, tout d'abord à l'aide de simulations numériques, puis ensuite grâce à une base de données de courantomètres. Le modèle donne des résultats corrects aux basses latitudes, là où le courant moyen et la topographie ont une influence mineure sur les anomalies de grande échelle. La deuxième partie s'intéresse à la modification des relations de dispersion des ondes de Rossby libres par une topographie et un courant moyen, tous les deux horizontalement et verticalement variables. Des cas idéalisés sont dans un premier temps étudiés afin de mieux comprendre les effets respectifs de chaque champ, puis le calcul est effectué sur une zone de l'Atlantique Nord et comparé à la répartition de l'énergie spectrale telle qu'observée dans l'altimétrie satellitaire. Les résultats suggèrent que l'effet de ces champs variables sur la propagation de ces ondes, comme explication de l'énergie spectrale trouvée en dehors des relations de dispersion (jusque-là calculées pour des champs constants dans la littérature sur le sujet), ne peut pas être écarté. Dans la dernière partie les modes instables et grande échelle de la circulation moyenne sont étudiés localement, dans des cadres idéalisés. Le calcul local est ensuite effectué, grâce à des données de la circulation moyenne, sur l'ensemble du globe. Les résultats révèlent que les zones les plus instables sont généralement situées aux basses latitudes et possèdent des temps de croissance compatibles avec un forçage des anomalies grande échelle observées à ces latitudes

No., Depuis le lancement du satellite TOPEX/POSEIDON au début des années quatre-vingt-dix, nos connaissances des courants observables à la surface de l'océan se sont grandement développées. Cependant, de nombreuses interrogations les concernant demeurent, l'objectif de cette thèse est donc de contribuer à une meilleure compréhension de leurs dynamiques. Les structures de grande échelle (supérieures à environ 500 kilomètres) sont particulièrement bien représentées par l'altimétrie satellitaire et constituent donc le sujet principal de cette thèse. Nous nous sommes principalement posés les trois questions suivantes : quelle est la structure verticale des courants observés en surface ? Comment expliquer la répartition de l'énergie spectrale associée ? Et enfin : l'instabilité barocline (de grande échelle) peut-elle être une source d'énergie de ces courants ? Ce qui suit est une brève description des résultats obtenus et de la méthodologie employée. La première partie de la thèse traite de la structure verticale des anomalies de courant de grande échelle observées dans l'altimétrie. Un modèle simple, se basant sur les équations quasi géostrophiques linéarisées autour d'un état de repos, est utilisé pour calculer la solution sous la surface à l'aide de données altimétriques et de données de stratification moyenne. Son fonctionnement est évalué, tout d'abord à l'aide de simulations numériques, puis ensuite grâce à une base de données de courantomètres. Le modèle donne des résultats corrects aux basses latitudes, là où le courant moyen et la topographie ont une influence mineure sur les anomalies de grande échelle. La deuxième partie s'intéresse à la modification des relations de dispersion des ondes de Rossby libres par une topographie et un courant moyen, tous les deux horizontalement et verticalement variables. Des cas idéalisés sont dans un premier temps étudiés afin de mieux comprendre les effets respectifs de chaque champ, puis le calcul est effectué sur une zone de l'Atlantique Nord et comparé à la répartition de l'énergie spectrale telle qu'observée dans l'altimétrie satellitaire. Les résultats suggèrent que l'effet de ces champs variables sur la propagation de ces ondes, comme explication de l'énergie spectrale trouvée en dehors des relations de dispersion (jusque-là calculées pour des champs constants dans la littérature sur le sujet), ne peut pas être écarté. Dans la dernière partie les modes instables et grande échelle de la circulation moyenne sont étudiés localement, dans des cadres idéalisés. Le calcul local est ensuite effectué, grâce à des données de la circulation moyenne, sur l'ensemble du globe. Les résultats révèlent que les zones les plus instables sont généralement situées aux basses latitudes et possèdent des temps de croissance compatibles avec un forçage des anomalies grande échelle observées à ces latitudes