Océans et climat Eric Guilyardi.

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1 Océans et climat Eric Guilyardi

2 1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre 3. Observer l’océan 4. Modéliser le système terre 5. Le sel, élément fondamental

3 1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre 3. Observer l’océan 4. Modéliser le système terre 5. Le sel, élément fondamental

4 Rayonnement Infra-Rouge
La machine terre Océan Atmosphère Équateur Une machine thermodynamique Bilan d’énergie Rayonnement Infra-Rouge Perte Soleil Gain

5 Transport de Chaleur A D Atmosphère Océan S N Eq. A+O O

6 L’océan, mémoire du climat
Atmosphère Rapide (jour - 3 semaines) Peu de mémoire Chauffée par le bas Vent Chaleur Eau Chaleur Eau Océan Lent (saison ans) Inertie thermique Chauffé par le haut Opaque

7 Les domaines de l’océan
La circulation forcée par le vent: gyres et grands courants

8 Les domaines de l’océan
Atlantique N Éq. S Masses d’eau de l’océan Atlantique Masses d’eau (T, Sel) Profondeur (km) Formation en surface Distribution horizontale et verticale S S Éq. T N Été Hiver Pole Éq. Océan de surface 100 m Océan profond Océan de surface = réceptacle des flux air-mer Température en moyenne « zonale »

9 ...acteur des variations lentes du climat
L’océan Gardien des équilibres... ...acteur des variations lentes du climat El Niño Réchauffement planétaire

10 El Niño, l’enfant terrible
Situation normale Dérèglement du couple océan-atmosphère Situation El Niño Situation La Niña Hauteur de la mer Pacifique tropical

11 Le réchauffement climatique
Evolution de la température globale Evolution du CO2 365 150 ans ans Niveau des mers Carottage à Vostok, Antarctique

12 1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre 3. Observer l’océan 4. Modéliser le système terre 5. Le sel, élément fondamental

13 - + L’océan de surface gyres grands courants
La circulation forcée par le vent gyres - + grands courants Forces de pression et de Coriolis Gradient de pression Gulf Stream Déviation de Coriolis Hémisphère Nord Hémis. Sud

14 La spirale et le transport d‘Ekman
= effet intégré de la force de Coriolis

15 Les forces de flottabilité
Les forces à l’oeuvre Archimède Atmosphère Refroidissement Evaporation Océan Eau plus salée Flottabilité d’équilibre Condensation Flottabilité d’équilibre Chauffage par le bas

16 Un «tapis roulant» global...
La circulation thermohaline Un «tapis roulant» global... ...qui avance à 1 cm/sec !

17 1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre 3. Observer l’océan 4. Modéliser le système terre 5. Le sel, élément fondamental

18 Observer et mesurer l’océan
entreprise titanesque coordination internationale campagnes en mer bouées fixes ou dérivantes réseaux temps réel satellites

19 Satellite Topex-Poseidon La hauteur de la mer au centimètre près...
...globalement... … tous les 10 jours !

20 Une vision modifiée « L’océan est un champ de tourbillons »
Suivi d’El Niño Etat du Pacifique tropical en temps réel

21 Une vision modifiée Circulation profonde Hautes latitudes
Wolrd Ocean Circulation Experiment

22 1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre 3. Observer l’océan 4. Modéliser le système terre 5. Le sel, élément fondamental

23 Modèles mathématiques de l’atmosphère et de l’océan
Simuler le climat Modèles mathématiques de l’atmosphère et de l’océan Défis de la modélisation : processus « sous-maille » capacité des super-calculateurs couplages pluri-disciplinaires Continents Atmosphère Océan Physique Carbone Chimie NEC SX5 CNRS

24 Observer et simuler pour comprendre
Et si on modifiait El Niño ? Sensibilité à la turbulence dans l’océan Couplage OPA (Paris) / Echam (Hambourg) Contrôle Anomalie de température Guilyardi, Madec et Terray (2001) Perturbation

25 + = Observer et simuler pour prévoir Océanographie opérationnelle
Hauteur de la mer prévue cette semaine Scénario de changement climatique Augmentation de température

26 1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre 3. Observer l’océan 4. Modéliser le système terre 5. Le sel, élément fondamental

27 La « salinité » de l’océan
= concentration du sel (NaCl) dans l’eau de mer Se mesure en PSU* ~ ’pour mille ’ = o/oo par conductivité... ...ou avec un «salinomètre» Sels 35 g/kg Cl- Na+ *Practical Salinity Unit

28 D’où vient le sel de l’ océan ?’
Le moulin à sel des Nordiques Naufrage et amphores de sel gemme des Grecs anciens Lessivage des continents 3,6 Giga Tonnes de sel / an !!!

29 Comment est modifiée la salinité ?
Salinité de surface Bilan d’eau douce entre : Les apports rivières précipitations fonte glace de mer Salinité en mer du Nord et Les retraits évaporation formation de glace de mer Rejet de sel

30 Le cycle de l’eau Premier grand cycle du climat Vital pour l’homme
Mal connu, mal modélisé

31 Nous avons modifié le climat…
…quel cycle de l’eau pour demain ?