Equipe "Océan et Climat"

Responsables de l’Équipe : 

F. Sévellec, C. Lique

Contexte scientifique :

L’augmentation des émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique dans l’atmosphère bouleverse l’équilibre du système climatique. Ce changement climatique se traduit par l’augmentation de la température de surface atmosphérique, dont la moyenne globale est la métrique emblématique du réchauffement global, mais aussi par une acidification des océans et une fonte de la calotte glaciaire et de la glace de mer. Dans cette fuite en avant, l’océan agit comme un modulateur. Il stocke et redistribue l’excès de chaleur. Ce stockage et cette redistribution n’est pas uniforme à l’échelle du globe. La circulation océanique leur imprime ses contours.

Dans ce changement d’équilibre climatique, la circulation océanique se modifie de manière directe et indirecte. En effet, les vents, les zones d'évaporation et de précipitations, les flux de chaleur se modifient et se déplacent impactant la circulation océanique. Dans le bassin Arctique, la fonte de la glace de mer et des calottes glaciaires modifient les propriétés des eaux formées et la glace n’agit plus comme tampon entre l’océan et l’atmosphère. Tout ceci impacte la circulation océanique comme la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique Nord, induisant des changements sur la capacité de l’océan à stocker de la chaleur, mais aussi sur le niveau de la mer. La pompe de carbone océanique et donc l’acidification des océans sont elles aussi affectées et dérégulent les cycles biogéochimiques. Néanmoins l’océan n’est pas passif dans ce changement. Ainsi la température de surface de l’océan contrôle la capacité d’absorption du carbone atmosphérique. De la même façon, le transport de chaleur méridien, effectué par la circulation océanique, impacte régionalement le réchauffement climatique et la montée des eaux.

Tous ces changements sont couplés les uns aux autres et ne sont pas monotones. Ils apparaissent parfois par une série de paliers ou par effet de seuil fortement non-linéaire. Comprendre la dynamique océanique apparaît comme cruciale pour comprendre et quantifier ces modulations du changement climatique. Il est donc nécessaire de mieux comprendre le fonctionnement de l’océan sur des échelles de temps interannuelle et des échelles spatiales de l’ordre du bassin océanique pour anticiper son effet sur le climat et ses changements actuels.

Dans ce contexte, les deux objectifs principaux de l'équipe sont :

●  Diagnostiquer la référence, la variabilité et les tendances de l’état de l’océan (e.g., circulation océanique, propriétés des masses d’eau, niveau de la mer, biogéochimie et déchets flottants) ;

●  Améliorer la compréhension et la quantification des processus océaniques et des mécanismes de variabilité du système océan-atmosphère-glace de mer.

Au-delà des outils traditionnellement utilisés au sein de l’équipe (le traditionnel triptyque observation - modélisation - théorie), on s’appuie de plus en plus sur des avancées techniques et méthodologiques, et en particulier :

●  Le développement des méthodes d’Intelligence Artificielle (IA), qui sont utilisées par exemple pour la validation des données Argo et la production de produits contraints par les observations, la reconstruction de séries temporelles longues et l’amélioration et la compréhension des prévisions climatiques

●  Les avancés dans l’observation de l’océan profond, à travers le programme Deep-Argo et le développement et amélioration de la fiabilité des plateformes.

●  L’existence de séries temporelles d’observation longues, qui sont maintenant capables de capturer à la fois la meso-échelle et la grande échelle.

●  La mise à disposition des simulations CMIP6, qui comprennent maintenant des modèles couplés à haute résolution capables de représenter les tourbillons sur des échelles de temps longues.

●  La capacité à réaliser des simulations représentant la (sub-)mésoéchelle sur tout un bassin océanique

Ces objectifs se structurent autour de 7 chantiers principaux :

1. Amélioration de la compréhension du cycle du carbone

2. Ventilation de l’océan et cycle de l’eau

3. Dynamique océanique en Arctique et intégration au système climatique

4. Observation et compréhension des variations de l’AMOC

5. Variations du contenu de chaleur et du niveau de la mer

6. Débris plastiques marins et circulation de surface

7. Climat passé, présent et futur