ABC - Thèmes de recherche

 

I- Le panache de l’Amazone réduit la source de CO2 en Atlantique tropical

II- Observatoires CO2 en Atlantique : une contribution à l’infrastructure européenne ICOS (Integrated Carbon Observation System)

III- Diminution du flux de CO2 vers l’atmosphère sur 2006-2013 observée par la série temporelle de fCO2 au site PIRATA à 6oS, 10oW

 IV- Passage de DRAKE: Suivi du transport volumique du courant circumpolaire antarctique

V- Développement et mise en place d’un réseau d’observations dans l’océan Arctique : Equipex IAOOS

VI- Circulation du Front Polaire dans la région de Kerguelen

VII- CASSIS-MALVINAS: Evolution du Courant des Malouines et impact sur la plateforme patagonienne

VIII- L’entrée d’eau Atlantique en Arctique et son impact sur la glace de mer N-ICE2015, IAOOS et MERCATOR

IX- PHANTOM : Flux de chaleur vers le pôle au travers le CCA

 


I- Le panache de l’Amazone réduit la source de CO2 en Atlantique tropical

L’Amazone est une source de CO2 pour l’atmosphère avec des fugacités de CO2 (fCO2) dans le fleuve environ 10 fois plus fortes que les valeurs de fCO2 de surface dans l’Atlantique tropical. Quand l’eau amazonienne se mélange à l’océan, sa turbidité diminue et elle apporte des sels nutritifs aux eaux pauvres de l’océan. Une activité biologique importante se développe alors et la photosynthèse conduit à de fortes concentrations de chlorophylle dans l’océan de surface, détectables par satellite, avec une consommation de CO2. Les valeurs océaniques de fCO2 deviennent alors nettement inférieures à la valeur de fCO2 atmosphérique ce qui crée un puits de CO2 (figure 1).

Fig1

Figure 1. Relation fCO2-salinité de surface montrant la diminution de fCO2 lors du mélange de l’Amazone avec l’océan.

La ligne pointillée correspond à la valeur de fCO2 dans l’atmosphère.

Les valeurs de fCO2 océaniques (salinité > 35) sont supérieures à la valeur atmosphérique, l’Atlantique tropical étant une source de CO2 pour l’atmosphère.

Lefèvre et al., 2010

Le navire MN Colibri, navire effectuant des voyages entre la France et la Guyane (Kourou) pour les programmes spatiaux, est équipé d’un système autonome de mesure de fCO2 dans l’océan et l’atmosphère depuis 2006. A partir de 30 voyages du MN Colibri (2006-2013), le flux air-mer de CO2 dans le panache de l’Amazone est estimé et montre un fort puits de CO2 surtout en mai au moment de la crue de l’Amazone (Figure 2 a-j, valeurs négatives en bleu). Les climatologies actuelles de CO2 ne reproduisent pas le panache de l’Amazone (Figure 2, k-l, m-n, valeurs positives en vert-jaune). Le flux de CO2 de l’Atlantique tropical recalculé en prenant en compte le panache de l’Amazone montre que les estimations actuelles surestiment le bilan d’environ 10% (Ibánhez et al., 2015 ; 2016).

fig2

Figure 2. a-j Distribution de fCO2 (en matm) dans le panache de l’Amazone (salinité < 35) de 2010 à 2014 pour mai (crue de l’Amazone) et août (rétroflexion du courant Nord Brésil).

k-l. Distribution de fCO2 de la climatologie Takahashi et al. (2009) avec année de référence 2000.

m-n. Distribution de fCO2 de la climatologie de Landschützer et al. (2014).

Ibánhez et al., 2016

Références :

Ibánhez, J.S.P., Araujo, M., and Lefèvre, N. (2016). The overlooked tropical oceanic CO2 sink. Geophysical Research Letters 43, doi: 10.1002/2016GL068020.

Ibánhez, J.S.P., Diverrès, D., Araujo, M., and Lefèvre, N. (2015). Seasonal and interannual variability of sea-air CO2 fluxes in the tropical Atlantic affected by the Amazon River plume. Global Biogeochemical Cycles 29, doi:10.1002/2015GB005110.

Landschützer, P., N. Gruber, D. C. E. Bakker, and U. Schuster (2014), Recent variability of the global ocean carbon sink, Glob. Biogeochem. Cycles, 28(9), 927–949, doi:10.1002/2014GB004853.

Lefèvre, N., D. Diverrès, F. Gallois (2010). Origin of CO2 undersaturation in the western tropical Atlantic. Tellus B, 62(5): 595-607.

Takahashi, T. et al. (2009), Climatological mean and decadal change in surface ocean pCO2, and net sea–air CO2 flux over the global oceans, Deep Sea Res. Part II Top. Stud. Oceanogr., 56(8–10), 554–577, doi:10.1016/j.dsr2.2008.12.009.


II- Observatoires CO2 en Atlantique : une contribution à l’infrastructure européenne ICOS (Integrated Carbon Observation System)

 

Objectif : suivi à long terme (> 20 ans) du CO2 dans l’océan et du flux air-mer de CO2.

Dans le cadre du projet européen CARBOOCEAN (FP6, 2005-2009), deux navires marchands ont été équipés d’un système autonome pour la mesure de la fugacité (≈ pression partielle) de CO2 dans l’océan de surface et de l’atmosphère et un capteur CO2 CARIOCA a été installé sur deux mouillages (6oS, 10oW depuis 2006 et 8oN, 38oW depuis 2008) du réseau de bouées PIRATA (figure 1a). Depuis 2006 le MN Colibri a collecté des données de fCO2 en continu lors de 62 voyages entre la France et la Guyane (Kourou). Sur la ligne France-Brésil (Santos) plus de 50 voyages ont été réalisés par les navires Monte Olivia (2008-2009), Rio Blanco (2009-2011), Santa Cruz (2012-2014) et Cap San Lorenzo (2014-présent).

fig3 Fig. 1a Observatoires CO2 en Atlantique

 

 

fig4

 

 

Fig. 1b Réseau européen ICOS 

 

Ces observatoires sont maintenus via les projets CARBOCHANGE (FP7, 2011-2015) et ATLANTOS (H2020, 2015-2020) et sont intégrés au SOERE GreatGases qui inclut la composante ICOS France Océan (www.icos-oceans.fr). La ligne France-Brésil a été soumise par la France à l’ERIC (European Research Infrastructure Consortium) ICOS (www.icos-ri.eu) et est en phase 2 de labellisation par l’OTC (Ocean Thematic Center). Les observatoires prévus dans ICOS Europe sont représentés sur la figure 1b.

En plus d’études spécifiques (e.g. Lefèvre et al., 2016 ; Moussa et al., 2016), les données collectées par les observatoires sont transmises à la base de données internationale SOCAT (Surface Ocean CO2 Atlas, Bakker et al., 2016) qui permet d’actualiser le bilan de carbone planétaire chaque année (Le Quéré et al., 2016) et de faire des bilans régionaux (Schuster et al., 2013).

Références :

Bakker, D. C. E. et al. (2016). A multi-decade record of high quality fCO2 data in version 3 of the Surface Ocean CO2 Atlas (SOCAT). 2016. Earth System and Science Data, 8, 383-413, doi:10.5194/essd-8-383-2016.

Le Quéré, C. et al. (2016). Global Carbon Budget 2016. Earth System Science Data, 8, 605-649, doi:10.5194/essd-8-605-2016.

Lefèvre, N., Veleda, D., Araujo, M., and Caniaux, G. (2016). Variability and trends of carbon parameters at a time series in the eastern tropical Atlantic. Tellus B 68, doi: http://dx.doi.org/10.3402/tellusb.v3468.30305.

Moussa, H., M.A. Benallal, C. Goyet, N. Lefèvre (2016). Satellite-derived CO2 fugacity in surface seawater of the tropical Atlantic Ocean using a feedforward neural network. International Journal of Remote Sensing (Print), v. 37, p. 580-598.

Schuster, U., McKinley, G.A., Bates, N., Chevallier, F., Doney, S.C., Fay, A.R., González-Dávila, M., Gruber, N., Jones, S., Krijnen, J., Landschützer, P., Lefèvre, N., Manizza, M., Mathis, J., Metzl, N., Olsen, A., Rios, A.F., Rödenbeck, C.R., Santana-Casiano, J.M., Takahashi, T., Wanninkhof, R., Watson, A.J. et al. (2013), An assessment of the Atlantic and Arctic sea–air CO2 fluxes, 1990–2009, Biogeosciences, 10, 607-627.


III- Diminution du flux de CO2 vers l’atmosphère sur 2006-2013 observée par la série temporelle de fCO2 au site PIRATA à 6oS, 10oW

FicheABC PIRATA bilan2016 n

 


IV-Passage de DRAKE: Suivi du transport volumique du courant circumpolaire antarctique

Le Passage de Drake, constriction remarquable de l'océan austral, est un endroit privilégié pour observer le courant circumpolaire antarctique (ACC). Tout le courant au travers du Passage contribue au transport de l’ACC, le courant est isolé des influences subtropicales et les principaux ingrédients régissant la dynamique de l‘ACC y sont à l’oeuvre avec des signaux forts (reliefs topographiques, maximum local d’énergie cinétique turbulente, fronts très étroits divisés en branches, mélange puissant …).

Fig7Fig. 1a variabilité de hauteur de la mer et fronts de l’ACC. Les traces en rouge ont été (sont) instrumentées.

 

 

  

Fig8

 

 

 

Fig. 1b Transport volumique de l’ACC au Passage de Drake.

Transport total et se composantes barotropes et baroclines.

 

 

Une série temporelle de transport volumique de l’ACC de 21 ans a été construite en combinant mesures in situ et satellitales après des analyses fines de celles-ci (Ferrari et al., 2012, 2013, 2014 ; Koenig et al., 2014). Une nouvelle méthode d’estimation du transport a été développée, les petites échelles spatio-temporelles des fronts rendant l’estimation du transport à partir de 10 mouillages assez délicate. La fiabilité des résultats pour des échelles de temps supérieures à 30 jours a été établie (Koenig et al., 2014 ; 2016)

Le transport total (TT) moyen (141 Sv) est dominé par la contribution barocline (BC) (136 Sv) avec une contribution mineure barotrope (BT) (5 Sv). Par contre, les variations de transport les plus fortes sont associées au BT (std 16 Sv) et les plus faibles au BC (std 11 Sv). Les variations du TT (std 13 Sv) se situent à un niveau intermédiaire, les variations de BT et BC étant partiellement anticorrélées (r= -0.6).

Les minima du transport sont associés à des structures spatiales de blocage. La topographie du Passage favorise l’existence de modes de bassin et les variations du transport barotrope sont en partie liées à des modes de bassin en résonnance avec les marées, le rotationnel du vent local, ou les hautes fréquences de l’indice SAM. Les variations du transport barocline ont une origine plus lointaine avec deux composantes: des trains d’ondes lents d’une récurrence annuelle en amont du Passage et des ondes de talus rapides le long de l’Amérique.

Le transport a peu d’énergie à basse fréquence. Des petites tendances sont observées avec une légère diminution du transport total (-3.6 à -8 Sv en 20 ans), une plus grande diminution du transport barotrope (-8.8 à -15.5 Sv) et une petite augmentation du transport barocline (+4.6 à 9.4 Sv). Il n’y a pas de relation systématique entre les variations du transport et les indices climatiques SAM ou ENSO.

Ferrari et al., 2012, J. Geophys. Res.; Ferrari et al, 2013: J. Geophys. Res. ; Ferrari et al., 2014: J. Geophys. Res. ; Firing, et al., 2014: J. Atmos. Oceanic Technol.; Koenig et al., 2014, J. Geophys. Res ; Koenig et al., 2016: J. Geophys. Res..

  • Thèse: Ramiro Ferrari, 2013, maintenant chercheur CONICET au CIMA, UBA, UMI-IFAECI

Participation Z. Koenig à l’expédition “A la poursuite de l’Endurance Sur les traces de Shackleton” film L.Hardy

Travail effectué avec soutien du CNES.


 

V-Développement et mise en place d’un réseau d’observations dans l’océan Arctique : Equipex IAOOS

 FicheABC IAOOS bilan2016 2


VI- Circulation du Front Polaire dans la région de Kerguelen

FicheABC KEOPS2 bilan2016 4


VII- CASSIS-MALVINAS: Evolution du Courant des Malouines et impact sur la plateforme patagonienne

Malivina


VIII- L’entrée d’eau Atlantique en Arctique et son impact sur la glace de mer N-ICE2015, IAOOS et MERCATOR :

FicheABC N ICE bilan2016 2

IX- PHANTOM : Flux de chaleur vers le pôle au travers le CCA

FicheABC PHANTOM bilan2016 3




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