Modélisation de la réponse de la circulation et des ecosystèmes aux variations climatiques en Méditerranée nord-occidentale Marine Herrmann Sous la direction de C. Estournel et F. Diaz En collaboration avec le CNRM (S.Somot, F. Sevault)

Plan de l’exposé Contexte et objectifs de l'étude Méthodes et outils Premiers résultats: étude d’une année moyenne Perspectives

Plan de l’exposé Contexte et objectifs de l'étude Méthodes et outils Premiers résultats: étude d’une année moyenne Perspectives

Source : UICN - OCDE- PNUE Contexte Flore méditerranéenne : 25 000 espèces Faune marine : 900 espèces 150 millions de personnes habitant sur 46 000 km de côtes 100 millions de touristes par an Trafic maritime : 200 000 traversées par an Activité halieutique:100.000 emplois répartis sur 40 000 navires Environ 60 raffineries de pétrole versant 20 000 tonnes/an de pétrole à  la mer Source : UICN - OCDE- PNUE

Contexte Circulation cyclonique Coups de vent du nord (Mistral, Tramontane) Convection profonde Remontée de nutriments Forte production biologique Activités humaines (industrie, tourisme, pêche) Forte population (Marseille, Barcelone) Apports continentaux (le Rhône) CLS

Objectifs Circulation marine et biologie très sensibles au forçage atmosphérique Etude du CNRM (S.Somot, F.Sevault, M.Déqué): OPAMED8/ARPEGE Climat sur l’ensemble de la Méditerranée 1960-2100, scénario IPCC A2  OM8-ARP Augmentation de la température (SST +2.5 °C) Augmentation de la salinité (SSS +0.33 psu) Diminution de la fréquence et de l’intensité des coups de vents et de la convection profonde ? Certainement une influence sur la production biologique Etudier l’impact des variations climatiques sur la circulation marine et sur la biologie en Méditerranée Nord-Occidentale NOTRE BUT :

Plan de l’exposé Contexte et objectifs de l'étude Méthodes et outils Premiers résultats: étude de l’année 1967-68 Perspectives

Outils et méthodes Forçage atmosphère  océan  biologie 1: Forcer le modèle océanographique Symphonie par les sorties du modèle atmosphérique ARPEGE-Climat et du modèle océanographique OPAMED8 Résolution: OPAMED8 ~10km Symphonie 3km Accès à la méso-échelle : processus régionaux et côtiers

Complexité de la réponse biologique aux forçages physico-chimiques Outils et méthodes Forçage atmosphère  océan  biologie 2: Coupler Symphonie avec le modèle biogéochimique ECO3M du LOB Complexité de la réponse biologique aux forçages physico-chimiques Besoin d’un modèle biogéochimique avec un nombre suffisant de compartiments Chifflet et al., 2001

Outils et méthodes SST (oC) La variabilité interannuelle dans la période actuelle Années chaudes, avec peu de vent peu de convection profonde Années froides, avec beaucoup de vent mélange convectif |τ| (N/m2) MAIS Faire tourner Symphonie sur 40 ans : TROP LONG ! Méthode : Identifier des années « typiques » (chaudes, froides, moyennes), pour voir si la variabilité interannuelle est reproduite

Outils et méthodes L’impact du changement climatique SST +2.5 °C SSS +0.33 psu Diminution de la fréquence et de l’intensité des coup de vents et de la convection profonde Somot , 2005 On veut étudier la réponse de la physique et de la biologie à l’évolution climatique à long terme Méthode : Comparer les résultats du modèle sur des années « typiques » ou des périodes de plusieurs années dans le présent (1960-2000) et dans le futur (2070-2100)

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Résultats Le Courant Liguro-Provençal (LPC) : Caractéristiques principales SYMPHONIE Courant à 50m (m/s) OM8-ARP Courant moyen (oct-sept): entre 0 et 1000 m SYMPHONIE 2.4 Sv OM8-ARP 4.6Sv SYMPHONIE 3.6 Sv OM8-ARP 6.0Sv Observations: Béthoux et al., 1982: 2.2 Sv au large de Nice Conan et Millot,1995: 2 Sv au large de Marseille

Résultats Le Courant Liguro-Provençal (LPC) : Caractéristiques principales Observations: Béthoux , 1988: 33 km large au large de Nice Conan et Millot, 1995: 30-50km large au large de Marseille SYMPHONIE OM8-ARP Courant normal (m/s) 40 km 65 km

Résultats Le Courant Liguro-Provençal (LPC): Variabilité saisonnière Observations: Albérola et al.,1996, Béthoux et al.,1988 Juin-Décembre : large et peu profond Janvier-Avril : étroit et profond Courant à 60m (m/s) Courant normal (m/s)

Résultats L’Eau Levantine Intermédiaire (LIW) SYMPHONIE OM8-ARP Température (oC) et courant à 600 m de profondeur Mélange de la LIW au cours de son parcours cyclonique (Millot, 1987)

Résultats L’Eau Levantine Intermédiaire (LIW) SYMPHONIE OM8-ARP Température (oC)

Résultats La convection dans le Golfe du Lion SYMPHONIE 26/03/1968 Max d’eau dense le 26/03 Diffusivité verticale (m2/s) (difv> - 4 m2/s) Période de convection maximale OM8-ARP Février SYMPHONIE Mars D’Ortenzio et al., 2005 Mars Densité (kg/m3)

Résultats La convection dans le Golfe du Lion

Résultats La convection dans le Golfe du Lion SYMPHONIE, mars 1968 Densité de surface (kg/m3) et courant à 60m OM8-ARP, février 1968 100 km , méandres 40km et eddies at the edge of the vortex (Killworth 1976) 80 km a la fin de la forcing period-> restratif Restratif : eddies 20 km (stommel 72) Mertens et al. , 1998 Largeur de la zone de convection ~130 km Gascard,1978 ; Anati et Stommel,1970; Swallow et Gaston,1973 Centrée en (5oE, 42oN) Madec et al. , 1991

Résultats La convection dans le Golfe du Lion SYMPHONIE 12/03/1968 Caractéristiques de l’eau profonde formée : SYMPHONIE : 1029.11 kg/m3, 38.32 psu, 12.3oC OM8-ARP : 1029.11 kg/m3, 38.32 psu, 12.3oC Volume d’eau profonde formée (ρ>1029.08 kg/m3) SYMPHONIE : 0.67 Sv OM8-ARP : 0.8 Sv Autres études numériques: Myers and Haines, 2002 : 0.2 Sv Lascaratos et Nittis, 1998 : 0.2 Sv Castellari et al., 2000 : 0.25 Sv et 1.1 Sv Peu d’observations … OM8-ARP Février 1968 , méandres 40km et eddies at the edge of the vortex (Killworth 1976) 80 km a la fin de la forcing period-> restratif Restratif : eddies 20 km (stommel 72) Densité (kg/m3)

Résultats La convection dans le Golfe du Lion Densité et courant à 30 m le 26/03/1968 Méandres de 40 à 80 km de diamètres, tourbillons Killworth, 1976; Stommel, 1972; Madec et al., 1991

Plan de l’exposé Contexte et objectifs de l'étude Méthodes et outils Premiers résultats: étude de l’année 1967-68 Perspectives

Perspectives Mise en place du couplage physique-biologie et validation Etude de la variabilité interannuelle sur les années présentes Etude des années “futures’’

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