IPSO - Thèmes de recherche

Interactions et Processus au sein de la couche de Surface Océanique

Couche de mélange océanique

 SMOS smallCet thème de recherche vise à caractériser la variabilité de la température, de la salinité et de la pression partielle de CO2 (pCO2) dans la couche de mélange océanique en vue de mieux appréhender les processus en jeu dans les échanges entre atmosphère, océan de surface et de sub-surface. Il s’appuie sur des mesures satellites et in situ et s’articule en chantiers focalisés sur différentes régions du globe. Les nouvelles mesures de salinité de surface (SSS) télédétectées (premier centimètre de l’océan) ont suscité un regain d’intérêt pour des études sur la stratification de la salinité dans la couche de mélange océanique, sa variabilité spatiale et son lien avec la pCO2. En particulier, le projet SPURS vise à l’étude du rôle du transport vertical et horizontal à sub-méso-échelle sur la distribution de la salinité à la surface de l’océan dans la région du maximum de salinité de l’océan Atlantique subtropical nord, d’une part, puis dans le futur, au sein d’une région de forts excès de précipitations située sous la zone de convergence inter-tropicale. Il repose sur des analyses conjointes de mesures en mer (4 campagnes dont une organisée par le LOCEAN, de nombreuses plateformes autonomes et profileurs fournissant une excellente résolution sur la verticale) et des mesures télédétectées de SSS (SMOS et Aquarius). Dans l’océan Pacifique tropical, les études s’intéressent à l’apport potentiel de la SSS télédétectée par rapport à la SST télédétectée (utilisée jusqu’alors) pour l’interprétation de la variabilité observée de pCO2. Concernant l’observation in situ des paramètres biogéochimiques, des mesures de pCO2 et d’oxygène dissous (O2) vont être réalisées à deux profondeurs dans la couche mélangée simultanément à des mesures bio-optiques (coll. LOV) et à des mesures de température et salinité grâce à l’installation de deux capteurs CARIOCA sur la bouée Boussole en Méditerranée (ANR Biocarex). L’analyse de ces mesures permettra de valider différentes approches pour l’estimation de la production biologique, basées sur la variabilité observée de pCO2, de O2, ou de paramètres bio-optiques, et d’estimer l’importance relative des variations des paramètres physiques et biologiques sur la variabilité observée de pCO2 et O2.Enfin, dans l’Océan Austral, les analyses portent sur les processus responsables de la variabilité interannuelle dans la couche de mélange en combinant mesures in situ et télédétectées (projet OSTST MISO --MIxed layer in the Southern Ocean).

 Ondes internes et mélange

 MicroProCet axe de recherche s’intéresse à caractériser le flux d’énergie des ondes d’inertie gravité forcées par le vent et la marée de la génération à la dissipation. Elles jouent un rôle clé sur les processus de mélange dans l’océan de surface et abyssal en propageant puis dissipant dans l’océan stratifié l’énergie injectée par le vent dans les courants d’inertie et par la marée barotrope dans la marée interne. Nous nous appuyons principalement sur des mesures in situ novatrices qui nous permettront d’obtenir des longues séries de mesures du taux de dissipation de l’énergie cinétique turbulente principalement via le développement du micropro, un profileur PROVOR équipé de capteurs de microstructures. En parallèle, nous cherchons à diagnostiquer et améliorer la représentation et le mélange induit par ces ondes dans le modèle NEMO en nous appuyant sur les développements les plus récents du modèle (inclusion d’un modèle analytique de cyclones, coordonnée verticale adaptative). Ces méthodes sont appliquées à trois chantiers principaux : la Méditerranée avec un volet sur le Golfe du Lion caractérisé par une dynamique très riche via l’interaction des ondes d’inertie avec les ondes côtières (projet ‘interactions d’ondes et cascade d’énergie en milieu côtier’) et un volet sur le rôle de la turbulence sur la circulation thermohaline à partir de mesures de turbulence dans le bassin occidental (collaboration LPO et ISMAR, Italie), l’Océan Indien (le Sud-Ouest de l’océan indien, une région avec de très fortes interactions océan atmosphère, et les mers indonésiennes, région de forte marée interne ; Projets ‘TOMTOM’ et ‘Egide/Nusantara’), et enfin l’Arctique où nous nous focalisons sur la dynamique spécifique de ces ondes à ces hautes latitudes.

 Processus à l’interface océan-glace-atmosphère

 Fig4-3bL’objectif est de documenter et analyser les processus au sein de la glace de mer (p. ex. dynamique des saumures) et à ses interfaces avec l’océan et l’atmosphère, régissant le bilan de masse de glace. En lien avec le thème ‘ondes internes et mélange’ les études s’intéressent notamment à l’impact de la dynamique océanique à haute fréquence sur le bilan chaleur et de masse de glace. Les actions entreprises dans la continuité du projet OPTIMISM / Ice-T [ http://optimism.locean-ipsl.upmc.fr ] viennent en réponse à un réel besoin d'observations in situ tant pour améliorer les paramétrisations des modèles de climat que dans un contexte de validation des mesures satellites d'épaisseur de glace (ex., CryoSat2 lancé en 2010). Elles s’appuient sur des développements instrumentaux dédiés à l’observation de ces processus (eg, bouée Ice-T avec l’équipe DITM) ainsi que sur l’acquisition répétée d’observations dans la banquise. Les zones d’études incluent l’Arctique Central (Pôle Nord) en collaboration avec le North Pole Environmental Observatory (APL, Seattle) depuis 2011 d’une part, mais aussi une polynie côtière de l’archipel du Svalbard (Storfjord), lieu de formation d’eau dense, d’autre part. L’étude de cette polynie se poursuit dans le cadre du projet pluridisciplinaire STeP, associant océanographes physiciens, paléo-océanographes et biogéochimistes.

 

 

 




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