CLIMAT

Notre climat se joue aussi au fond des océans, même à très petite échelle

CNRS

Omniprésents dans l’océan mais difficilement accessibles en tant que phénomènes ponctuels de petite échelle, les fronts ont un impact sur le climat de la planète. Des chercheurs de l’Institut méditerranéen d’océanologie (MIO/PYTHÉAS, CNRS / Université d’Aix-Marseille / Université de Toulon / IRD) et du Laboratoire d’océanographie et du climat expérimentation et approches numériques (LOCEAN/IPSL, UPMC / CNRS / MNHN / IRD) ont mis en place une stratégie adaptée pour approcher un front lors d’une campagne océanographique qui s’est déroulée dans le golfe du Lion. Ils ont ainsi pu repérer et étudier précisément les mouvements en surface d’un front d’une largeur de 1 à 4 km, un travail de mesures in situ rarement effectué sur de tels phénomènes.

Avec le développement des modèles climatiques à large échelle, le rôle des échanges d’eaux océaniques dans la régulation du climat est de mieux en mieux connu. Cependant, ces échanges se produisant au niveau des structures de petite échelle que sont les fronts, il n’est possible de bien les appréhender qu’en travaillant à cette petite échelle.
Depuis une dizaine d’années, l’augmentation de la puissance des moyens de calcul a favorisé l’émergence de modèles numériques régionaux de haute résolution, capables de rendre compte des phénomènes de petite échelle et de leur rôle dans les transports d’énergie et de matière, ce qui a permis d’améliorer la compréhension de la dynamique de sub-mesoéchelle.
Toutefois, pour que le rôle des fronts soit pris en compte dans les modèles climatiques prédictifs à grande échelle, il est nécessaire de quantifier des paramètres clés à l’aide de mesures in situ, ce qui reste un véritable défi, les fronts étant par essence chaotiques, aléatoires et évanescents.

Afin de relever ce défi, plusieurs laboratoires se sont mobilisés pour organiser la campagne océanographique LATEX10(1) qui s’est déroulée dans le golfe du Lion à bord du Téthys II, du 7 au 24 septembre 2010. L’objectif de cette campagne était d’évaluer un coefficient représentatif de la dispersion et du mélange des eaux dus aux écoulements turbulents au niveau d’un front, coefficient qui impacte la dynamique et la régulation des processus biologiques ainsi que les flux de carbone vers l’océan profond.

Une stratégie adaptée, basée sur une observation intense et continue du golfe du Lion combinant données satellitaires, données issues des modèles régionaux et mesures in situ, a été mise en place pour repérer les écoulements turbulents.
Les informations émises par les vigiles satellitaires(2) parvenaient en temps quasi réel aux scientifiques embarqués et étaient traitées aussitôt. Ces calculs immédiats amenaient à programmer des changements de cap toutes les six heures afin de diriger le bateau vers la zone d’écoulement turbulent. Une fois le front atteint, les informations renvoyées par les différents capteurs de température et salinité installés sur le navire ainsi que par les bouées dérivantes lâchées dans la zone étaient traitées à bord, mixées aux modèles prévisionnels et aux données satellitaires, pour redéfinir une nouvelle stratégie d’approche du front.

(À gauche) Température de surface de la mer à haute résolution dans le Golfe du Lion (données AVHRR) du 15 août 2010, le rectangle rouge indiquant la région d’étude de la campagne Latex10. (À droite) Trajectoires des bouées lagrangiennes (en rouge), leurs positions finales étant indiquées par les gros cercles rouges, et trajectoires du bateau (en noir) superposées aux données AVHRR montrant le front entre les eaux plus froides du plateau continental et celles plus chaudes du large.
Cette stratégie s’est avérée fructueuse. Elle a permis aux scientifiques de repérer un front d’une largeur de 1 à 4 km et d’étudier d’une façon précise les mouvements créés en surface. En revanche, l’activité en profondeur au niveau du front n’a pu être prise en compte avec l’instrumentation utilisée, car les capteurs altimétriques dont sont équipés les satellites actuels ne sont capables de sonder les courants sous la surface qu’avec une résolution de plusieurs dizaines de kilomètres, ce qui est insuffisant pour travailler à l’échelle des fronts.

Pour étudier l’activité en profondeur, un profileur à la pointe du progrès, le Moving Vessel Profiler (MVP), sera utilisé lors des futures campagnes SeaGoLSWOT. Organisées en collaboration avec la NASA et le CNES, ces campagnes viendront en support de la mission SWOT/AirSWOT, dont l’objectif est le développement d’un capteur satellitaire altimétrique de nouvelle génération à très haute résolution qui devrait permettre de déterminer avec plus de précision la dynamique de fronts, même près des côtes.
Outre leur importance en océanographie et en climatologie, de telles recherches peuvent aussi aider à appréhender des phénomènes tels que la dispersion des polluants dans les eaux océaniques ou la sécurité en mer.

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