Océanographie générale Master AQA Olivier Marti olivier. marti@lsce Océanographie générale Master AQA Olivier Marti olivier.marti@lsce.ipsl.fr http://dods.ipsl.jussieu.fr/omamce/AQA

Echelles de temps Milankovitch cycles 10,000yr 1000yr 100yr 10yr 1yr 1mon 1wk 1d 1hr 1min 1sec 0.1sec Global warming Rossby waves El Niño Coastal upwelling Eddies and fronts Barotropic variability Mesoscale and shorter scales Physical-biological interaction Internal waves and inertial motion Internal tides Surface tides Vertical turbulent mixing Surface gravity waves Molecular processes Capillary Waves 1mm 1cm 10cm 1m 10m 100m 1km 10km 100km 1000km 104km 105km

Le système climatique Echanges de carbone CO2, CH4, O3 1 mois-109 ans Pôle Equateur Calotte 103-106 ans Lithosphère 104-109 ans Biosphère 1mois -100 ans 1mois -10ans Océan 10 - 1000 ans Atmosphère 1 jour - 10 ans Echanges d’énergie H20 Echanges d’eau Glace 1 mois - 10 ans

Redistribution latitudinale de la chaleur par l’atmosphère et l’océan Rayonnement au sommet de l’atmosphère (satellite ERBE : Earth Radiation Budget Experiment) Transports de chaleurs : Bleu : transport total déduit du rayonnement au sommet (ERBE) Vert : transport atmosphérique (mesures météorologique) Rouge : transport océanique (par différence des deux précédent). Unité : 1 PW : 1015 W

Convection forcée par le bas

Circulation atmosphérique (sans Coriolis)

Circulation atmosphérique (en vrai)

Convection océanique ? ?

Température de surface de la mer (moyenne annuelle)

Salinité de surface (moyenne annuelle)

Précipitation (moyenne annuelle)

Topographie dynamique : Topex-Poseidon

Courants de surface

Les mesures instrumentales Janvier 1875 Janvier 1975

Mesure instrumentales

Mesures instrumentales

Température océanique coupe le long de l’équateur Océan Indien Océan Pacifique Océan Atlantique

Température océanique: coupe méridienne Moyenne zonale (par bande de latitude)

Salinité: coupe méridienne (moyenne zonale)

Maximum de la couche de mélange

Couche de mélange

Circulation des mers nordiques

La « conveyor belt » en Atlantique Zones de convection Gyre subpolaire Section 25°N Couverture de glace hivernale Courant de retour profond

La « conveyor belt » mondiale

Coupe schématique de l’Atlantique

Global conveyor belt

Composition de l’eau de mer

Composition de l’eau de mer Principaux sels dissous pour une eau de mer de salinité 35 g/L g/kg mol/kg Chlore (Cl-) 19,3524 0,54586 Sulfate (SO42-) 2,7123 0,02824 Bicarbonate (HCO3-) 0,1080 0,00177 Brome (Br-) 0,0673 0,00084 Carbonate (CO32-) 0,0156 0,00026 Fluor (F-) 0,0013 0,00007 Hydroxyde (OH-) 0,0002 0,00001 Cations g/kg mol/kg Sodium (Na+) 10,7837 0,46906 Magnésium (Mg2+) 1,2837 0,05282 Calcium (Ca2+) 0,4121 0,01028 Potassium (K+) 0,3991 0,01021 Strontium (Sr2+) 0,0079 0,00009 Autres molécules Eau (H2O) 965 53,6 Acide borique (B(OH)3) 0,0198 0,00032 Tetrahydroxyborate (B(OH)4-) 0,0079 0,00010 CO2 0,0004 0,00001

Profils T, S et densité : exemple type

Comparaison entre différentes régions

Variation saisonnière : exemple de la mer Méditerranée

Mélange de masse d’eau Mélange de 2 masses d'eau

Mélange de masse d’eau Mélange de 3 masses d'eau

Diagramme Température-Salinité Mélange de deux masses d’eau, A et B, pour former la masse d’eau C. La densité de C est supérieure à celle de A comme de B.

Exemple de diagramme T-S observé AABW : Antarctic Bottom Water NADW : North Atlantic Deep Water AAIW : Antarctic Intermediate Water Exemple de diagramme T-S observé de 150 m à 5000 m, à 9°S dans l’Atlantique. Les points représentent des échantillons mesurés. Les carrés rouges sont les principales masses d’eau de l’Atlantique.

Caractérisation des eaux méditerranéennes en Atlantique

Utilisation des traceurs Concentration des CFC-11 le long de l'isopycne 34.67 en 1983 (Weiss et al. 1985)

Chlorofluorocarbone CFC-11 Moyenne zonale

Chlorofluorocarbone CFC-11 Moyenne zonale

Radiocarbone 14C Moyenne zonale

Radiocarbone 14C Moyenne zonale

Concentration en CFC-11 Beismann & Redler 2001 2000m de profondeur

Age CFC, Zhao et al. 2004

14C age of natural radiocarbon on the 3500 m 14C age of natural radiocarbon on the 3500 m. Contours are 100 years apart.

Les flux atmosphère - océan

Tensions de vent

Flux radiatifs

Flux turbulents

Flux net

Bilan énergétique de la Terre

Couche de mélange

La spirale d’Ekman

Le pompage d’Ekman

Tension de vent, moyenne annuelle (Hellerman & Rosenstein)

Courants de surface

Vent côtier et upwelling