variations interannuelles des écoulements dans le noyau terrestre

Laboratoire de rattachement : ISTerre

Encadrants : Nicolas Gillet

Mails : nicolas.gillet univ-grenoble-alpes.fr

Téléphones : 04 76 63 52 21

Mots clés : géomagnétisme, dynamique du noyau, durée du jour

Avec la mission Swarm de l’ESA lancée en 2013, le champ géomagnétique est pour la première fois observé par une constellation de satellites. Les enregistrements satellitaires, qui couvrent la période 1998-2016, nous apportent une contrainte sans précédent sur les variations interannuelles du champ magnétique terrestre. A partir de ces dernières, il est possible de reconstituer les fluctuations des écoulements dans le noyau de la Terre [1].

Le premier objectif du stage est de voir si l’on observe la signature du cylindre tangent à la graine dans ces écoulements. Dans l’affirmative, les données géomagnétiques nous permettent de conclure soit à l’absence d’une zone stratifiée à la surface du noyau, soit à une faible sensibilité des écoulements à une possible stratification. Cette question est cruciale dans le débat sur le flux de chaleur à la surface du noyau (est-il assez fort pour que le noyau convecte entièrement ? Si ce n’est pas le cas quelle source à la dynamo terrestre ?) ravivé par les récentes mesures de la conductivité du fer à haute pression [2].

De tels écoulements sont par ailleurs porteurs de moment cinétique, et de ce fait sont à l’origine d’un signal dans les enregistrements de la durée du jour. Aux périodes proches de 6 ans, cette dernière est bien expliquée par des ondes dans le noyau [3]. Aux périodes plus courtes, le signal est dominé par la circulation atmosphérique [4]. Des résidus restent cependant à interpréter, pour lesquels les redistributions des masses d’eau en surface (glaces) sont en compétition avec les écoulements dans le noyau. Ceux issus des récentes données géomagnétiques pourront ainsi être confrontés à la composante de la durée du jour encore inexpliquée.

[1] Finlay et al, 2016. Recent geomagnetic secular variation from Swarm. Earth, Planets and Space, 68(1), 1-18.

[2] Otha et al, 2016. Experimental determination of the electrical resistivity of iron at Earth’s core conditions. Nature, 534(7605), 95-98.

[3] Gillet et al, 2010. Fast torsional waves and strong magnetic field within the Earth’s core. Nature, 465(7294), 74-77.

[4] Gross et al, 2004. Atmospheric and oceanic excitation of length‐of‐day variations during 1980–2000. Journal of Geophysical Research : Solid Earth, 109(B1).