The global Meridional Overturning Circulation (MOC) plays a significant role in the Earth\'s climate system by redistributing all over the world the excess heat gained by Earth in low latitudes. In its superficial branch, warm waters are exchanged throughout the world\'s ocean basins. The Indonesian Throughflow (ITF) and the Agulhas Leakage (AL) are the main processes responsible, respectively, for importing Pacific Ocean waters into the Indian Ocean, and for exporting Indian Ocean waters into the Atlantic Ocean. Recently, changes in both systems have been reported and can be related to global warming consequences, processes of air-sea interactions and variabilities in the ocean circulation and wind patterns. In the present work, output of a high-resolution, global implementation of HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) from different runs were used, aiming at a study of the structure and variability of the ITF, and to evaluate the use of a numerical tool for tracking virtual Lagrangian particles to correlate circulation patterns of the ITF and the AL. For the ITF, analysis of the models\' output provided a mean volume transport in the upper 700 m depth of about 13 Sv, what is in the range of values reported by observations and other numerical simulations in the region. The seasonal variability was found to be related to the monsoons wind regimes, and the ITF\'s response to the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) was evaluated. During five La Niña events, the mean volume transport was of approximately 16 Sv, and for also five El Niño events, of approximately 12 Sv. Results show an abrupt increase in the heat transport between 2002 and 2012, what could be related to changes in the heat content within the Indian Ocean for the same period. Heat transport anomalies were analyzed in the last years of the time series and present a clear correlation with Nino3.4 index, denoting a strong response of the ITF to the 2014/16 El Niño. Numerical test-experiments simulating Lagrangian particles have been performed, to identify and quantify water masses\' origins compounding the ITF and to correlate variabilities signals of ITF in the Indian Ocean\'s basin circulation and in the Agulhas Leakage. / A Circulação de Revolvimento Meridional do oceano desempenha um papel importante no sistema climático da Terra, através da redistribuição do excesso de calor ganho pelo planeta em baixas latitudes. No seu ramo superficial, massas de águas quentes são carregadas entre as diferentes bacias oceânicas no mundo. O fluxo que ocorre através dos estreitos dos mares da Indonésia (ITF, Indonesian Throughflow), e o Vazamento das Agulhas (VA) são dois importantes processos responsáveis, respectivamente, por importar águas do Pacífico para o Oceano Índico, e por exportar águas do Índico para o Oceano Atlântico. Recentemente, mudanças em ambos sistemas têm sido reportados e podem estar relacionados a consequências do aquecimento global, a processos de interação ar-mar e a variabilidades da circulação oceânica e de padrões de vento. No presente trabalho foram usadas saídas de diferentes rodadas usando uma implementação global em alta resolução do HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), com o objetivo de estudar a estrutura e variabilidade do ITF e avaliar o uso de uma ferramenta numérica para rastrear virtualmente a trajetória de partículas Lagrangianas e correlacionar padrões de circulação do ITF e do VA. Para o ITF, análises dos resultados dos modelos forneceram um valor de transporte de volume de ≈13 Sv para os primeiros 700 m de profundidade, o qual está em acordo com valores obtidos por observações e outras simulações numéricas. A variabilidade sazonal foi demonstrada estar relacionada aos regimes de vento de monções, e a resposta do ITF para o El Niño-Oscilação Sul (ENOS) foi avaliada. Durante cinco eventos de La Niña o transporte de volume médio foi de ≈16 Sv, e para cinco eventos de El Niño, em ≈12 Sv. Os resultados mostram um aumento abrupto no transporte de calor entre 2002 e 2012, o qual pode estar relacionado a mudanças na quantidade de calor dentro do Oceano Índico para o mesmo período. Anomalias no transporte de calor foram analisadas para os últimos anos da mesma série temporal e também apresentou clara correlação com o índice Nino3.4, configurando uma forte resposta do ITF para o El Niño de 2014/16. Experimentos numéricos simulando partículas Lagrangianas foram implementados, com o objetivo de identificar origens de massas de águas que compõem o ITF e correlacionar sinais de variabilidade do ITF na bacia de circulação do Índico e do Vazamento das Agulhas.

Experiments with a coupled atmosphere-ocean-sea ice model using idealized topographies were run to investigate aspects of the role that the lateral ocean constraints play in the climate. The experiments consider an idealized planet covered with a constant deep ocean, where one-grid-wide land barriers were gradually added. The series of experiments allowed the investigation of many aspects of the coupled system equilibrium and variability, ending with an evaluation of the effects of the Indonesian Throughflow. Rather than to investigate the throughflow\'s impacts in modern climate, which has been largely explored in numerical experiments in the past decades, the throughflow is investigated in an alternative climate, argued as a possible scenario during ice-age periods. It was found that the change in the hemispheric water source of the throughflow affects many aspects of its impact as it is known for modern climate. In summary, the throughflow acts within the inter-basin seesaw in the sense to restore the previous phase of the inter-basin seesaw. / Experimentos com um modelo acoplado oceano-continente-atmosfera-gelo marinho e topografias idealizadas foram empregados para investigar os impactos que contornos laterais nos oceanos desempenham no clima. Os experimentos consideram um planeta idealizado, coberto por um oceano de profundidade constante, onde barreiras com um ponto de grade de espessura foram gradualmente adicionadas. Esta série de experimentos permitiram investigar vários aspectos do sistema acoplado em termos de seu equilíbrio e variabilidade, finalizando com a análise dos efeitos devidos ao Fluxo da Indonésia. Ao invés de investigar os impactos que este fluxo tem sobre o clima atual, o que tem sido bastante explorado em experimentos numéricos nas últimas décadas, a investigação é feita num clima alternativo, que configura um possível cenário durante períodos glaciais. Foi encontrado que a mudança na origem das águas que compõem o Fluxo da Indonésia altera em vários aspectos seus impactos como são conhecidos no clima atual. Em suma, o Fluxo da Indonésia atua dentro de um mecanismo de gangorra inter-hemisférica na circulação termoalina no sentido de reestabelecer a fase anterior desse mecanismo tipo gangorra.

Experiments with a coupled atmosphere-ocean-sea ice model using idealized topographies were run to investigate aspects of the role that the lateral ocean constraints play in the climate. The experiments consider an idealized planet covered with a constant deep ocean, where one-grid-wide land barriers were gradually added. The series of experiments allowed the investigation of many aspects of the coupled system equilibrium and variability, ending with an evaluation of the effects of the Indonesian Throughflow. Rather than to investigate the throughflow\'s impacts in modern climate, which has been largely explored in numerical experiments in the past decades, the throughflow is investigated in an alternative climate, argued as a possible scenario during ice-age periods. It was found that the change in the hemispheric water source of the throughflow affects many aspects of its impact as it is known for modern climate. In summary, the throughflow acts within the inter-basin seesaw in the sense to restore the previous phase of the inter-basin seesaw. / Experimentos com um modelo acoplado oceano-continente-atmosfera-gelo marinho e topografias idealizadas foram empregados para investigar os impactos que contornos laterais nos oceanos desempenham no clima. Os experimentos consideram um planeta idealizado, coberto por um oceano de profundidade constante, onde barreiras com um ponto de grade de espessura foram gradualmente adicionadas. Esta série de experimentos permitiram investigar vários aspectos do sistema acoplado em termos de seu equilíbrio e variabilidade, finalizando com a análise dos efeitos devidos ao Fluxo da Indonésia. Ao invés de investigar os impactos que este fluxo tem sobre o clima atual, o que tem sido bastante explorado em experimentos numéricos nas últimas décadas, a investigação é feita num clima alternativo, que configura um possível cenário durante períodos glaciais. Foi encontrado que a mudança na origem das águas que compõem o Fluxo da Indonésia altera em vários aspectos seus impactos como são conhecidos no clima atual. Em suma, o Fluxo da Indonésia atua dentro de um mecanismo de gangorra inter-hemisférica na circulação termoalina no sentido de reestabelecer a fase anterior desse mecanismo tipo gangorra.

Ce travail avait pour but de reconstituer l'évolution de la température et du δ¹⁸O des eaux de surface et des eaux de la thermocline dans la Warmpool indo-pacifique (IPWP) en combinant la thermométrie Mg / Ca et la mesure des isotopes stables de l'oxygène sur des foraminifères planctoniques de surface et de sub-surface prélevés dans des carottes de sédiments situées dans l'océan Indien tropical oriental. Ce travail a permis de ré-évaluer les effets des différentes méthodes de nettoyage et de la dissolution in situ sur la thermométrie Mg/Ca des foraminifères planctoniques, mettant en évidence la nécessité de corrections différentes suivant les espèces. L’évolution de l’IPWP au cours des 270 000 dernières années a été reconstituée. Les résultats indiquent que le δ¹⁸O des eaux de surface reflètent principalement l'advection latérale plutôt que l'historique des précipitations régionales, et suggèrent que l'hydrologie de surface IPWP est contrôlée par la migration latitudinale de la zone de convergence intertropicale aux échelles de temps orbitales mais aussi en réponse aux événements climatiques abrupts de l'hémisphère nord (eg. événements de Heinrich). Les variations de salinité de surface sont étroitement corrélées aux changements d’export vers l’Atlantique au niveau du Courant des Aiguilles (Sud de l’Afrique). Puis, les changements dans le transport des eaux de la thermocline issues de l’ITF vers l'océan Indien ont été étudiés. Les résultats montrent que le transport était plus faible pendant les glaciations (ie. MIS 6 et 4-2) que pendant les périodes interglaciaires (ie. MIS 7, MIS 5 et Holocène) et exerçaient une influence significative sur les changements de la température de la thermocline dans l'Océan Indien. / This work aimed at reconstructing the late Quaternary evolution of surface and thermocline temperature and ocean surface water δ¹⁸O in the Indo-Pacific Warm Pool by combining Mg/Ca-thermometry and stable oxygen isotope analyses on surface and thermocline-dwelling planktonic foraminifers retrieved from sediment cores in the eastern tropical Indian Ocean. This study allowed to re-evaluate the effects of different cleaning methods and in-situ dissolution on the Mg-thermometry of planktonic foraminifers, evidencing the need for species-dependent corrections. Then, the IPWP evolution over the last 270,000 years has been explored. Results indicate that surface water δ¹⁸O chiefly reflects lateral advection rather than local precipitation history, and suggest that surface IPWP hydrology is controlled by the latitudinal migration of the Intertropical Convergence Zone at orbital timescale as well as during abrupt northern hemisphere climatic events (i.e. Heinrich events). Ocean surface salinity in the IPWP and Agulhas leakage region varied synchronously, implying their teleconnection through oceanic and atmospheric circulation. Moreover, changes in the transport of thermocline water to the Indian Ocean by the Indonesian Throughflow (ITF) have been reconstructed. Results show that thermocline water transport was weaker during glacials (i.e. MIS 6 and 4-2) than during interglacials (MIS 7, MIS 5 and Holocene), and exerted significant influence on Indian Ocean TWT change.