MENVSC (Climatology) / Department of Geography and Geo-Information Sciences / Subtropical anticyclones locate and modulate weather and climate over subtropical belts for both the Northern and Southern Hemispheres. This study investigates the spatio-temporal variability of the Mascarene High over the South Indian Ocean on (anomalous) weather and climate over southern Africa at intraseasonal, seasonal, interannual, multidecadal and event time-scales. The Mascarene High is located 25-35°S, 40-110°E, playing a vital role in day-to-day weather and climate patterns conditions over southern Africa. Spatio-temporal characteristics of the Mascarene High investigated in this study span the period 1985-2014 and 2071-2100, using NCEP-NCAR reanalysis datasets for present-day climate observations and the Conformal-Cubic Atmospheric Model (CCAM) for future projections. The Mascarene High is analysed using mean sea level pressure (MSLP) extracted from ECMWF ERA-interim monthly reanalysis data. The Mascarene High is also subjected to Principal Components Analysis, depicting eastern displacements of the weather system to be dominant for weather and climate fluctuations over southern Africa. The Mascarene High migrates south (north) during austral summer (winter) and is centred over the eastern Indian Ocean in summer in connection with the Indian Ocean Subtropical Dipole. Event scale analysis is also employed for investigating Mascarene High blocking and induced anomalous weather. Mascarene High blocking leads to anomalous rainfall events over southern Africa associated with tropical cyclones, cut-off lows and cloud bands. There is also a vital geographical variability of the Mascarene High development, distribution and movement in the South Indian Ocean at the different time-scales. Projections of the Mascarene High indicate a shift in mean location as a result of future expansion and intensification. This projected expansion and intensification is expected to shift tropical cyclone trajectories equatorward, with the baroclinic structure of cold fronts expected to shift poleward affecting changes in the weather and climate of southern Africa. This finding is important as it projects changes in weather and climate conditions over southern Africa in a changing climate due to increased greenhouse gas emissions.

Les tourbillons et les écoulements méso-échelles océaniques contribuent de façon importante au transport de masses d'eau et de chaleur dans l'océan. La compréhension de leurs dynamiques, et de leurs interactions avec la topographie, est primordiale, pour caractériser les échanges thermohalins, le déplacements d'espèces biologiques ou de polluants. En particulier, les courants et tourbillons de surface, situés dans les cent ou deux cents premiers mètres de profondeur, jouent un rôle capital dans les échanges entre la zone côtière et la zone hauturière. Cette thèse porte sur la modélisation expérimentale idéalisée de deux phénomènes pouvant participer activement aux échanges horizontaux et verticaux dans la couche supérieure océanique. Les sillages d'îles peuvent être le lieu d'instabilités fortes dans les zones anticycloniques de l'écoulement. Des expériences ont été réalisées sur la Plateforme Coriolis (LEGI) à Grenoble, pour identifier les régimes dynamiques de ces instabilités. Ce dispositif (13 mètres de diamètre) a permis d'atteindre de faibles rapports d'aspects géométriques, tout en travaillant avec un dispositif couche-mince. Des visualisations avec colorants et des mesures du champ de vitesse horizontal par intercorrélation de particules ont été réalisées, afin d'étudier la sensibilité des instabilités dans les anticyclones pour différentes gammes de nombres de Reynolds et de Rossby. Nous montrons que ces instabilités sont présentes dès la couche limite anticyclonique, autour de l'île. L'autre partie de ce travail concerne la dynamique d'un tourbillon de surface, en interaction avec la côte ou le talus océanique. Des mesures récentes (campagne EGYPT-1) nous ont permis de mesurer la dérive particulière d'un anticyclone de surface le long de la côte libyenne. Cette dérive vers l'est ne peut s'expliquer par la simple prise en compte de l'effet beta ou de l'effet miroir le long de la côte. Des expériences idéalisées sont menées sur la table tournante de l'ENSTA, afin de modéliser de façon simple l'interaction d'une côte ou d'un talus sur la dynamique d'un anticyclone, à la surface d'un dispositif bi-couche. La vitesse de ce tourbillon de surface voit notamment sa dérive doubler lorsqu'il se trouve initialement à la base de la pente, montrant ainsi l'existence d'une rétroaction possible de la couche du fond sur la dynamique de la couche de surface.