Dynamique du système couple océan-glace de mer en Arctique

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Dynamique du système couple océan-glace de mer en Arctique

Message  Marie-Noelle Houssais le Lun 29 Avr - 12:52

L’océan Arctique est un maillon essentiel du climat Arctique dont la dynamique et la variabilité sont
encore mal comprises. L’émergence des premières séries temporelles d’observations océaniques permettant de caractériser la variabilité interannuelle et les tendances sur les décennies récentes (programmes internationaux SEARCH, ASOF …) ainsi que l’évolution des modèles vers une représentation plus explicite des processus (projet AOMIP, …) nous permettent maintenant d’appréhender plus concrètement le fonctionnement de l’Arctique et son rôle dans le climat global.

Ces aspects doivent être abordés au travers de la modélisation et de l’analyse d’observations du système couplé océan-glace. Les modèles nous permettent de combler les lacunes encore importantes des observations et ainsi de construire des statistiques de la variabilité non accessibles encore à partir de ces dernières. Ils nous permettent aussi de proposer des mécanismes permettant d’expliquer ces observations et de guider ainsi les stratégies d’observations futures.

Quelques aspects que noussouhaitons développer plus particulièrement dans un cadre colaboratif :

- Variabilité spatio-temporelle du couvert de glace et son contrôle parl’océan.

Des études récentes suggèrent que la chaleur emmagasinée en subsurface de l’océan peut, lorsque le mélange vertical océanique est intensifié, contribuer à accélérer la fonte estivale des glaces (exemple du minimum record de 2012). Dans les régions où la couverture de glace est la plus vulnérable, on observe sur les dernières décennies une relation statistique étroite entre le transport de chaleur par la circulation des eaux chaudes d’origine pacifique ou atlantique. Maillon essentiel de cette relation, le mélange vertical, largement méconnu en Arctique, doit être compris, et son impact sur la variabilité de la halocline arctique ainsi que sur la couche limite océanique et les mécanismes à l’interface glace-océan doit être quantifié. Des efforts sont entrepris dans le développement d’instrumentations spécifiques (OPTIMISM, ICE-T, MICROPRO) ou de paraméterisations dédiées (couplage dynamique glace-océan, mélange vertical océanique et dynamique des ondes de marée interne).
Un de nos objectifs (collaborations LOCEAN, LMD, CNRM, Mercator) est de mettre en évidence à partir d’observations et de simulations les régions de l’Arctique où les effets de l’océan sont les plus évidents, d’estimer leur impact sur la prévisibilité des glaces de mer et d’étudier leur lien avec la variabilité atmosphérique (projet européen NACLIM notamment)

- Variabilité des réservoirs de chaleur et d’eau douce arctique et leurs échanges avec la circulation océanique globale

L’un des enjeux actuels concernant l’océan Arctique est de comprendre son rôle dans la variabilité du climat global via son impact sur la circulation thermohaline océanique. Etudier cette question requiert de s’intéresser aux échanges d’eau, de chaleur et d’eau douce au niveau des détroits séparant l’océan Arctique des océans Pacifique et Atlantique et notamment aux processus qui contrôlent en amont et en aval la distribution des propriétés (chaleur, eau douce) et des courants. Entre dans ces études la compréhension de l’évolution des réservoirs de chaleur et d’eau douce arctiques et de leur lien avec les sources externes (précipitations, ruissellement, flux air-mer) et les échanges aux détroits. Des exercices d’intercomparaison de modèles avec les observations menées dans les cadre du projet international AOMIP montrent encore de larges différences (voir par exemple Jahn et al., 2012) qui sont analysées au travers de simulations coordonnées. Il est prévu de continuer ces études coordonnées au niveau du consortium FAMOS (NSF)
Avec l’accroissement du nombre d’observations dans les années récentes a émergé l’évidence que la distribution des propriétés océaniques et des courants en Arctique est largement associée à la dynamique de mésoéchelle . La circulation océanique s’effectue pour une large part par des courants de bord atlantique et pacifique guidés par la topographie impliquant des échelles fines qui ne peuvent être résolues que par des modèles « eddy-resolving ». C’est dans ce contexte qu’il est prévu de développer une configuration haute résolution de l’Arctique qui puissent permettre de dialoguer avec les observations et de valider des configurations de résolution plus modérée (modèle couplé IPSL ou CNRM). Cette activité devra s’appuyer sur des collaborations fortes au niveau national (NEMO, DRAKKAR, MERCATOR, réseaux d’observation IAOOS…) et international (FAMOS, UAF, Fairbanks).

- Contrôle de la production biologique par la dynamique océan-glace

La dynamique couplée océan-glace en Arctique exerce un contrôle sur les cycles biogéochimiques, la production biologique et plus généralement les ressources vivantes. Des études récentes montrent que les variations d’étendue du couvert de glace et sa transformation perturbent son comportement dynamique mais aussi celui de l’océan sous-jacent (convection, mélange, stratification, upwelling). Aux frontières atlantiques et pacifique, ce sont les variations des propriétés et des transports des masses d’eau pénétrant dans l’Arctique qui contraignent également la production et la diversité biologique à travers les apports et l’introduction d’espèces non-arctiques. Il nous semble important que la communauté des dynamiciens océaniques s’associe aux efforts des geochimistes pour aider à quantifier l’impact de ces perturbations dynamiques sur les flux biogéochimiques et la production biologique. Ces efforts de recherche passent par la mise en oeuvre d’observations dédiées et de modèles couplés physique-biologie-biogéochimie (collaborations LOCEAN, LEMAR, TAKUVIK, LOV). Un enjeu important pour la modélisation océanique est la prise en compte explicite des fines échelles (méso et submésoéchelle) et de leur couplage avec les flux biogéochimiques.

Chercheurs impliqués : LOCEAN (C. Herbaut, M.-N. Houssais, F. Vivier, P. Bouruet-Aubertot, Y. Cuypers), CNRM (D. Salas-y-Melia), Mercator(G. Garric, M. Chevallier), LOV (V. LeFouest), LEMAR (L. Memery ), collaborations avec LMD (C. Claud), LMI Takuvik, UAF Fairbanks (B. Hibler), Bert Bolin Center (A. De Boer)

Marie-Noelle Houssais

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Date d'inscription : 25/03/2013

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