Océans et climat Eric Guilyardi. 1. Locéan acteur majeur du climat 2. Les forces à lœuvre 3....
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Transcript of Océans et climat Eric Guilyardi. 1. Locéan acteur majeur du climat 2. Les forces à lœuvre 3....
Océans et climat
Eric Guilyardi
1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre
3. Observer l’océan
4. Modéliser le système terre
5. Le sel, élément fondamental
1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre
3. Observer l’océan
4. Modéliser le système terre
5. Le sel, élément fondamental
La machine terre
Sole
il
Rayonnement Infra-Rouge
Bilan d’énergie
Perte
Gain
Océan
Atmosphère
Équateur
Une machine thermodynamique
Transport de Chaleur
Océan
A
AA D D
S NEq.
A+O
O
Atmosphère
Atmosphère
• Rapide (jour - 3 semaines)• Peu de mémoire• Chauffée par le bas
Océan
• Lent (saison - 1000 ans)• Inertie thermique• Chauffé par le haut• Opaque
VentChaleur
Eau
ChaleurEau
L’océan, mémoire du climat
Les domaines de l’océan
La circulation forcée par le vent: gyres et grands courants
Les domaines de l’océan
Masses d’eau (T, Sel)
Pro
fon
deu
r (k
m)
S
S Éq.
T
N
Température en moyenne « zonale »
Formation en surface
Distribution horizontale et verticale
Océan de surface = réceptacle des flux air-mer
Atlantique
N Éq. S
Masses d’eau de l’océan Atlantique
Été Hiver
Océan de
surface
Océan profond
Pole Éq.
100 m
L’océan
Gardien des équilibres...
...acteur des variations lentes du climat
El Niño
Réchauffement planétaire
El Niño, l’enfant terrible
Dérèglement du
couple océan-atmosphère
Situation normale
Situation El Niño
Pacifique tropicalHauteur de la mer
Situation La Niña
Le réchauffement climatique
365
Evolution du CO2
150 ans
450 000 ans
Carottage à Vostok, Antarctique
Evolution de la température globale
Niveau des mers
1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre
3. Observer l’océan
4. Modéliser le système terre
5. Le sel, élément fondamental
L’océan de surface
gyres
La circulation forcée par le vent
Forces de pression et de Coriolis
-
+
+
-
+
-
• Gradient de pression• Déviation de Coriolis
Hémisphère NordHémis. Sud
grands courants
Gulf Stream
La spirale et le transport d‘Ekman
= effet intégré de la force de Coriolis
Les forces à l’oeuvreLes forces de flottabilité
Chauffage par le bas
Atmosphère
Océan
RefroidissementEvaporation
Archimède
Flottabilité d’équilibre
Eau plus salée
Condensation
Flottabilité d’équilibre
La circulation thermohaline
Un «tapis roulant» global...
...qui avance à 1 cm/sec !
1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre
3. Observer l’océan
4. Modéliser le système terre
5. Le sel, élément fondamental
Observer et mesurer l’océan
• entreprise titanesque• coordination internationale
• campagnes en mer
• bouées fixes ou dérivantes
• réseaux temps réel
• satellites
Satellite Topex-Poseidon
La hauteur de la mer au centimètre près...
...globalement...… tous les 10 jours !
Une vision modifiée
« L’océan est un champ de tourbillons »
Suivi d’El Niño
Etat du Pacifique tropical en temps réel
Une vision modifiée
Hautes latitudes
Circulation profonde
Wolrd Ocean Circulation Experiment
1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre
3. Observer l’océan
4. Modéliser le système terre
5. Le sel, élément fondamental
Simuler le climatModèles mathématiques de l’atmosphère et de l’océan
processus « sous-maille »
capacité des super-calculateurs
couplages pluri-disciplinaires
Défis de lamodélisation :
Continents Atmosphère Océan
Physique
Carbone
Chimie
NEC SX5 CNRS
Observer et simuler pour comprendre C
ou
pla
ge
OP
A (
Par
is)
/ Ech
am (
Ham
bo
urg
)
Sensibilitéà la
turbulencedans l’océan
Et si on modifiait El Niño ?
Gu
ily
ard
i, M
ad
ec
et
Te
rra
y (
20
01
)
Contrôle
Perturbation
Anomalie de température
Observer et simuler pour prévoir
Océanographie opérationnelle
+ =
Scénario de changement climatique
Augmentation de température
Hauteur de la mer prévue cette semaine
1. L’océan acteur majeur du climat
2. Les forces à l’œuvre
3. Observer l’océan
4. Modéliser le système terre
5. Le sel, élément fondamental
= concentration du sel (NaCl) dans l’eau de mer
Se mesure en PSU* ~ ’pour mille ’ = o/oo
La « salinité » de l’océan
*Practical Salinity Unit
Sels35 g/kg
Cl-
Na+
...ou avec un «salinomètre»
par conductivité...
D’où vient le sel de l’ océan ?’
Le moulin à sel des Nordiques
Naufrage et amphores de sel gemme des Grecs anciens
Lessivage des continents
3,6 Giga Tonnes de sel / an !!!
Comment est modifiée la salinité ?
Bilan d’eau douce entre :Salinité de surface
Les apports rivières précipitations fonte glace de mer
Salinité en mer du Nord
et Les retraits évaporation
formation de glace de mer
Rejet de sel
Le cycle de l’eau
Premier grand cycle du climat
Vital pour l’homme
Mal connu, mal modélisé
Nous avons modifié le climat…
…quel cycle de l’eau pour demain ?