Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

68

The Algerian basin occupies most of the southern part of the western

Mediterranean Sea. The Algerian basin dynamics is dominated by the interac-

tion between light waters incoming from the Atlantic Ocean through the strait

of Gibraltar and resident denser waters. The major feature of this thermohaline

circulation is the coastal ?ow of Atlantic waters along the African slope which

is called the Algerian current (AC). Instabilities of the Algerian current are man-

ifested as coastal meanders and eddies, that in some cases develop into bigger

open sea anticyclonic eddies. As seen in satellite infrared images, these

mesoscale structures can last for many months or even years while strongly

interacting between them and with the Algerian current. They lay a major role

in the configuration of the general circulation and the distribution of water

masses and biogeochemical parameters in the western Mediterranean [1]. The

difficulties to survey the dynamics of the generation and propagationof such

eddies are beyond the traditional experimental designs (ship cruises and moored

instruments). Most part of studies have focused in the systematic analysis of

thermal images which can cover the whole domain synoptically with enough

resolution. However, the studies only can cover small time periods (free cloud

periods) and limits to the sea surface temperature. Here we present results of a

methodology able to extract information on such eddies by means of the analy-

sis of altimetric data. To study the eddy dynamics and survey their evolution

from data, one needs to unambiguously identify them. The eddies cores can be

defined as the connected region with a positive value of the second Galilean-

invariant of the velocity gradient tensor [2.3]: 

then the vorticity sign of the detected regions

allows to distinguish between cyclonic and

anticyclonic eddies (figs.1, 2). Once detected, the eddies can be tracked and

their evolution can be studied. We have applied this criterion to geostrophic

velocities derived from Sea Level Anomalies (SLA) maps. First we test our

methodology with previous results and then we study eddies evolution for the

period from October 1992 to September 1999.

SLA maps are regularly produced by the CLS laboratory (Toulouse, France)

combiningT

OPEX

/P

OSEIDON

and ERS data interpolated onto a regular grid of

0.2º \ 0.2º [4,5,6,7]. One of the major problems in using altimetric data in the

Mediterranen is the spatial and temporal resolution of the sensor relative to the

characteristic scales of the structures of interest. As it has already shown [8,9,1]

Algerian eddies are structures with length scales of 100-200 km and surface ele-

vations of the order of 10-20 cm, thus within the range of detection by altime-

ters. Furthermore, series of AVHRR images have also revealed [1] that such

eddies drift slow enough (2-5 km/day) that a sample rate of 10 days between

consecutive SLA maps is rather adequate to survey their evolution.

First, the methodology is tested for three of such eddies that were imultane-

ously sampled by in situmeasurements (CTD, drifters) and infrared imagery

duringA

LGERS

98andE

LISA

cruises. Results, using our methodology, show a

rather good agreement between our procedure and field observations but it is

able to distinguish two interacting eddies which can not be distinguished from

visual inspection.

Second, by applying this technique to the whole data set we can analyze the

i 

n 

d 

ivudal trajectories followed by such structures (fig. 3). Results show the pres-

ence of a clear circuit followed by eddies in the Algerian basin. T 

h 

ey tend to do

counterclockwise loops between 5-8º E . We can also appreciate that the circuit

is composed of two loops with different size. In the larger one eddies may reach

38.5º N and a second loop where eddies remain trapped between 37-38º and are

located between 6-7º E. Finally it can also be appreciated a third circuit, where

eddies detach approximately at 3º E and drift westwards following the isobaths

along the continental slope south of Ibiza Island.

Sumarizing, the simple technique presented here is able to detect and track,

on a regular basis, the evolution of eddies within the Algerian basin by only

using altimetric maps. This constitutes a first step to understand the dynamics

and behaviour of such eddies. When applied to a rather long series of data we

could obtain the main circuits followed by such structures. Results evidence that

bottom topography and beta effect probably are the two key elements that deter-

mine the dynamics of such eddies but further analysis and comparison with

numerical simulations need to done to conclude.

Acknowledgments.This is a contribution to GPS Radar Altimeter (GRAC) project funded

by the Spanish R+D Plan and the European Union (2FD97-0588). Altimetric maps for the

period October 1992 to October 1997 were elaborated and provided by CLS (Toulouse,

France) under contract (MAS3-CT96-0051) of the MATER (Mass Transfer and Ecosystem

Response) project funded by the European Comission. Altimetric maps for the period

October 1997 September 1999, also produced by CLS, where kindly provided by Giles

Larnicol. ALGERS98 and ELISA surveys were also funded by the MATER project.

References

1.C. Millot., 1999. Circulation in the western {Mediterranean sea. Journal of Marine

Systems, 20:423--442..

2.J.C.R. Hunt, A.A. Wray, and P. Moin., 1988. Eddies, stream, and convergence zones in

turbulent ?ows.Center for Turbulence Reserch Report, CTR-S88:p.193.

3.J. Jeong and F. Hussain, 1995. On the identification of a vortex. Journal of Fluid

Mechanics, 285:69--94.

4.P.Y. Le Traon, F. Nadal, and N. Ducet, 1998. An improved mapping method of multi-

satellite altimeter data. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 15:522--534.

5.AVISO User Handbook: Corrected Sea Surface heights products. Edition 2.0,

November 1996. AVI-NT-011-311-CN.

6.P.Y. Le Traon and F. Ogor, 1998. ERS-1/2 orbit improvement using {TOPEX/POSEI-

DON : the 2cm challenge. Journal of Geophysical Reserch, 103(C4):8045--8057.

7. G. Larnicol, P.Y. Le Traon, N. Ayoub, and P. De Mey, 1995. Mean sea level and surface

circulation variability of the Mediterranean Sea from 2 years of TOPEX/POSEIDON

altimetry.Journal of Geophysical Reserch, 100(C12):385--396.

8. C. Bouzinac, J. V\'azquez, and J. Font, 1998. CEOF analysis of ERS-1 and

TOPEX/POSSEIDON combined altimetric data in the region of algerian current. Journal

of Geophysical Reserch, 103:8059--8071.

9. S. Vignudelli, 1997. Potential use of ERS-1 an Topex/Posseidon altimeters for resolving

oceanographic patterns in the Algerian Basin. Geophysical Reserch Letters, 24(14):1787--

1790.

ALTIMETRIC OBSERVATIONS OF PROPAGATING OPEN-SEA EDDIES IN THE ALGERIAN BASIN

Jordi Isern-Fontanet*, Emilio García-Ladona, Jordi Font, Mikhail Emelianov

Institut de Ciències del Mar (CSIC), Barcelona, Spain

Abstract

A key question to adequately understand the circulation of the Western Mediterranean sea is the dynamics of the eddies within the Algerian basin.

Such eddies in most cases are generated by instabilities of the Algerian current and last for several months within the basin. To adequatley study

their dynamics and evolution we need observational data able to track them over their lifetime. This may be done efficiently by means of remote

sensing data and commonly the infrared thermal images are used as a source to identify such mesoscale structures. In this work we present some

results obtainned by analyzing the Sea Level Anomalies (SLA) maps, with a technique based on the second Galilean-Invariant of the velocity gra-

dient tensor.This technique allows us to clearly detect the core regions of the mesoscale eddies within the Algerian basin. The analysis applied on

SLA maps between 1992 and 1999 show that this methodology is coherent with previous studies and is able to distinguish two interacting eddies

which can not be distinguished from visual inspection. It reveals that eddies follow a circuit in the eastern part of the Algerian basin composed by

three main branches. In particular,The observations and the analysis show a region in the Algerian coast, near 3 º E, where eddies detach and drift

westwards following the continental slope south of Ibiza Island.

Keywords : Algerian basin, mesoscale phenomena, remote sensing

Fig. 1.

Anticycloni

c struc-

tures detec-

ted

by Q>0

Fig. 2.

Cyclonic

structures

detected

by Q>0

Fig. 3. Eddies distribution and velocities observed Sea Level Anomalies

maps from October 12,1992 to September 30, 1999

Q

=?

u

?

x

? 

? 

? ? 

? 

? 

2

-?

u

?

v

? 

? 

? ? 

? 

? ?

u

?

y

? 

? 

? 

? 

? 

? 

? 

?