Equipe "Océan et Climat"

Responsables : Virginie Thierry et Thierry Huck

Objectifs

Les quatre objectifs scientifiques principaux de l'équipe sont :

-       Diagnostiquer la référence, la variabilité et les tendances de l'état de l'océan (circulation océanique, propriétés des masses d’eau).

-       Améliorer la compréhension des mécanismes de variabilité interne, forcée et couplée du système océan-atmosphère-glace de mer.

-       Améliorer la compréhension des processus et leur représentation dans les modèles d’océan.

-       Estimer le rôle de la variabilité de l’océan physique sur les cycles biogéochimiques.

Contexte scientifique

L’océan joue un rôle de modérateur du changement climatique en absorbant une part significative du dioxyde de carbone émis vers l’atmosphère par l’activité humaine et de l’excès de chaleur dû à l’augmentation de l’effet de serre. Toutefois l’absorption du CO2 n’est pas uniforme à l’échelle du globe du fait de la dynamique océanique (Perez et al. 2013). Les observations montrent une tendance climatique au réchauffement des couches de surface et des couches profondes de l'océan, et les projections climatiques suggèrent que ces tendances se renforceront à l’avenir. Ces évolutions de la stratification océanique modifient les processus de ventilation des masses d’eau qui permettent la pénétration des signaux climatiques dans l'océan intérieur. Ces profonds changements auront des conséquences qu’il est nécessaire de quantifier sur le cycle global du carbone (mais aussi de l’oxygène dissous) à cause des transformations induites sur les flux air-mer, la solubilité, le mélange vertical, et la circulation océanique.

La zone géographique actuellement la plus impactée par cet excès de chaleur est l'océan Arctique et sa périphérie, mais il est évident que des modifications brutales de l'environnement polaire auront un impact sur l'océan dans sa globalité et plus particulièrement sur l’Atlantique Nord. Quantifier et comprendre la réponse de l’océan au forçage anthropique est devenu une priorité des sciences du climat et cette dernière décennie a été marquée par un effort sans précédent pour développer et consolider les systèmes d’observation. Le réseau Argo a permis de réduire l’incertitude sur l’estimation du contenu thermique (von Schuckmann et al. 2011) et halin. Néanmoins, ses données échantillonnent seulement les 2000 premiers mètres de la colonne d’eau, alors que les observations éparses suggèrent une pénétration des anomalies de contenu thermique en profondeur. Par ailleurs, les projections climatiques du GIEC suggèrent un ralentissement de la cellule méridienne de circulation, et plaident pour la mise en place et le maintien de réseaux d’observation complémentaires (Argo, altimétrie, autres mesures satellites, mouillages et sections hydrologiques répétées dans des régions clés, GOSHIP) capables non seulement de surveiller les propriétés des masses d’eau, mais aussi de quantifier les variations intégrées de circulation (Mercier et al. 2015).

Les projections climatiques des scénarios du GIEC montrent des divergences régionales entre les différents modèles. Dans l’Atlantique Nord en particulier, les routes de transport d’eau chaude vers le nord varient très significativement d’une configuration océanique à l’autre, en raison d'une mauvaise représentation de certains processus (interactions courant-topographie, mélange vertical) liée au manque de résolution des simulations actuelles (1/4° à 1/12°). Ceci plaide pour de meilleures identification et représentation des processus et échelles dynamiques pertinentes.

C'est dans ce contexte que s'inscrivent nos 4 objectifs scientifiques.

Moyens mis en oeuvre

Pour mener à bien ces études nous contribuerons à certains systèmes d'observation systématiques (Argo,SST, SSS, GOSHIP) et exploiterons les autres systèmes d'observation (altimétrie, couleur de l'eau, banquise, vents, vagues, flux, mouillages PIRATA, etc..) en les complétant régionalement par des campagnes in situ pour l'étude de processus ciblés. Nous mènerons également des analyses jointes d'observations in situ et satellite, de simulations numériques réalistes (Drakkar) et idéalisées, et des développements théoriques.