L’océanographie opérationnelle et la prévision océanique

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2 L’océanographie opérationnelle et la prévision océanique
Océan et climat Les réseaux d’observation de l’océan et le diagnostic du changement climatique L’océanographie opérationnelle et la prévision océanique Ce séminaire est organisé en trois parties. Je vais tout d’abord parler brièvement du rôle de l’océan dans le système climatique, puis je discuterai dans un deuxième temps les moyens d’observations que nous utilisons pour caractériser le diagnostic du changement climatique dans l’océan. Dans une troisième partie je parlerai de l’océanographie opérationnelle et de la prévision océanique. On parlera d’une prévision à une dizaine de jour alors que pour le climat on travaille sur des échelles de temps de 10 ans et plus, le climat étant défini comme une moyenne sur 30 ans des variables pertinentes. Je finirai cette présentation par quelques recommandations pour l’évolution des systèmes d’observation des océans. 2

3 L’océanographie opérationnelle et la prévision océanique
Océan et climat Les réseaux d’observation de l’océan et le diagnostic du changement climatique L’océanographie opérationnelle et la prévision océanique Ce séminaire est organisé en trois parties. Je vais tout d’abord parler brièvement du rôle de l’océan dans le système climatique, puis je discuterai dans un deuxième temps les moyens d’observations que nous utilisons pour caractériser le diagnostic du changement climatique dans l’océan. Dans une troisième partie je parlerai de l’océanographie opérationnelle et de la prévision océanique. On parlera d’une prévision à une dizaine de jour alors que pour le climat on travaille sur des échelles de temps de 10 ans et plus, le climat étant défini comme une moyenne sur 30 ans des variables pertinentes. Je finirai cette présentation par quelques recommandations pour l’évolution des systèmes d’observation des océans. 3

4 L’océan une formidable machine thermique la circulation thermohaline
L’océan est une formidable machine thermique. Vous savez probablement que ceci est lié à l’existence d’une circulation à échelle du globe que l’on appelle circulation thermohaline. Cette circulation est illustrée sur ce schéma qui est simplifié par rapport à la réalité mais qui permet de fixer les idées. En orange la circulation de surface, en bleu la circulation de fond. Aux hautes latitudes, en mer du Groenland et du labrador, les hivers sont rigoureux et les masses d’eau de surface perdent de la chaleur, deviennent plus denses et passent de la couche de surface dont la circulation est schématisée en orange à la couche de fond dont la circulation est schématisée en bleu. Ces eaux denses sont ensuit entrainée dans une circulation mondiale dans le courant circumpolaire antarctique, dans l’océan indien et l’océan pacifique où elles remontent vers la surface, se réchauffent et retournent vers leur source au nord de l’atlantique Nord. Le résultat est que dans l’Atlantique nous avons un transport d’eau chaude vers le nord, un transport d’eau froide vers le sud et donc un transport net de chaleur vers le nord de l’Atlantique. 4

5 Transport méridien de chaleur océanique en PW
Ce phénomène est bien connu des océanographe qui l’ont quantifié. Sur cette carte nous voyons le transport de chaleur calculé par bassin océanique et pour différentes latitudes. Le transport de chaleur est exprimé en PW (1000 milliard de milliard de watt) et est compté positif vers le nord. Nous voyons que le transport de chaleur est vers le nord dans tout l’atlantique; qu’il reste fort nos latitudes alors que dans l’océan pacifique il s’annule. L. Talley (2003) 5

6 Une conséquence : un climat doux sur l’Europe du Nord
Ce apport de chaleur par l’océan Atlantique, faut que le climat est nettement plus tempéré au nord de l’europe que dans les régions situées aux mêmes latitudes sur la côte ouest du pacifique. Cette carte montre que la différence de température peut être estimée entre 5 à 10°C. Anomalie de température de surface par rapport à la moyenne zonale Rahmstorf et al. (1999) 6

7 La circulation thermohaline, une composante essentielle du système climatique
La terre aujourd’hui La terre glaciaire (il y a ans) Vous savez aussi probablement que la circulation thermohaline est une composante essentielle du système climatique. Lors de la dernière glaciation, la circulation thermohaline s’était quasiment arrêtée et les calottes glaciaires recouvraient le nord de l’europe et de l’amérique du nord. toto 7

8 Quel futur pour la circulation thermohaline ?
Projections climatiques de l’amplitude de la circulation thermohaline Schmittner et al. 2005 Dans ce contexte du changement climatique, quel futur pour la circulation océanique ? Les modèles de prévision du changement climatique du GIEC nous indiquent que cette perturbation du bilan énergétique à la surface de la terre modifie le cycle hydrologique, ce qui devrait conduire à ralentissement de la circulation océanique , le contraste de densité entre l’équateur et le nord de l’Atlantique Nord diminuant, ce qui dans un contexte de réchauffement global devrait modérer le changement climatique au nord de l’europe et en arctique. 1 Sv = 106 m3 s-1 8

9 L’océanographie opérationnelle et la prévision océanique
Océan et climat Les réseaux d’observation de l’océan et le diagnostic du changement climatique L’océanographie opérationnelle et la prévision océanique Ce séminaire est organisé en quatre parties. Je vais tout d’abord parler brièvement du rôle de sur le climat, puis je discuterai dans un deuxième temps les moyens d’observations que nous utilisons pour caractériser les masses d’eau océaniques. Dans une troisième partie je parlerai de l’observation de la circulation océaniques puis je finirai ce séminaire par quelques recommandations pour l’évolution des systèmes d’observation des océans. 9

10 Programme Mondial Recherche sur le Climat
Lors des deux dernières décennies le développement sans précédent des systèmes d’observation a permis de mettre l’océan sous surveillance Programme Mondial Recherche sur le Climat Global Ocean Data Assimilation Experiment Global Monitoring for Environment and Security GMES/Copernicus Compte tenu rôle crucial joué par l’océan dans ce contexte du changement climatique, il a été décidé au niveau international de mettre l’océan sous surveillance. Les deux dernières décennies ont vu un développement sans précédent des systèmes d’observation de l’océan tant depuis l’espace qu’in situ et c’est ce que je vais vous illustrer aujourd’hui en vous parlant du projet Ovide et des réseaux d’observation systématique de l’océan. 10

11 Les campagnes menées par les navires océanographiques
Les observations in situ (température, salinité) par des vecteurs autonomes – Argo Les observations par satellite Ce séminaire est organisé en quatre parties. Je vais tout d’abord parler brièvement du rôle de sur le climat, puis je discuterai dans un deuxième temps les moyens d’observations que nous utilisons pour caractériser les masses d’eau océaniques. Dans une troisième partie je parlerai de l’observation de la circulation océaniques puis je finirai ce séminaire par quelques recommandations pour l’évolution des systèmes d’observation des océans. 11

12 Observer les propriétés des masses d’eau: un tradition vieille de plus de 100 ans
Observer les propriétés des masses d’eau est une tradition vielle de plus de cent Une référence est le voyage du HMS Challenger entre qui a permis d’obtenir 263 profils de température répartis dans les océans mondiaux. C. Wyville Thomson : Voyage du HMS Challenger a permis d’obtenir 263 profils de température 12

13 N/O THALASSA : Longueur : 73,65 m Largeur : 14,90 m
Déplacement : 3022 tx Construit en 1996 24 scientifiques Nombreux laboratoires permettant de faire les mesures Tient bien la mer, permet de travailler dans le gros temps (40 nœuds). 13

14 Instruments montés sur le chassis (CTD, ADCP)
Instruments montés sur le chassis (CTD, ADCP). Cable electroporteur qui permet de transmettre l’information en temps réel vers le navire. Bouteille permet de faire des prélèvements d’eau qui seront ensuite analysés en laboratoire. Photo de Glacon. 14

15 Salinité à 1000 m dans l’Atlantique Nord
Eau de la mer du Labrador Si maintenant nous nous placons à 1000 m dans l’atlantique Nord le contraste en salinité sera différent. Il y a communication entre la mer méditerranée et l’atlantique par le détroit de Gibraltar. Med: bassin d’avaporation, l’eau est une des plus salée au monde et quand elle pénètre dans l’atlantique nord est elle est facilement repérable par sa salinité. Par contre l’eau formée en mer du labrador aura une salinité faible à cause de l’apport d’eau douce par la fonte des glaces. Eau d’origine subtropicale Eau d’origine Méditerranéenne 15

16 L’océan stocke du CO2 d’origine anthropique
Dans ce contexte l’océan est un modérateur du changement climatique. Tout d’abord nous voyons sur cette figure que l’océan stocke une partie du CO2 d’origine anthropique entre 25 et 30% en fonction de la référence que nous prenons, ce qui modère l’effet de serre. On notera que l’océan atlantique Nord joue un rôle particulier dans ce stockage car il est quatre fois plus efficace par unité de surface que le pacifique pour observber le surplus de dioxyde de carbone lié à l’activité humaine. Sabine et al. (2004) 16