océans et climat eric guilyardi. 1. locéan acteur majeur du climat 2. les forces à lœuvre 3....
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Océans et climat
Eric Guilyardi
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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
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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
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La machine terre
Sole
il
Rayonnement Infra-Rouge
Bilan d’énergie
Perte
Gain
Océan
Atmosphère
Équateur
Une machine thermodynamique
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Transport de Chaleur
Océan
A
AA D D
S NEq.
A+O
O
Atmosphère
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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
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Les domaines de l’océan
La circulation forcée par le vent: gyres et grands courants
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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
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L’océan
Gardien des équilibres...
...acteur des variations lentes du climat
El Niño
Réchauffement planétaire
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El Niño, l’enfant terrible
Dérèglement du
couple océan-atmosphère
Situation normale
Situation El Niño
Pacifique tropicalHauteur de la mer
Situation La Niña
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Le réchauffement climatique
365
Evolution du CO2
150 ans
450 000 ans
Carottage à Vostok, Antarctique
Evolution de la température globale
Niveau des mers
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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
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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
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La spirale et le transport d‘Ekman
= effet intégré de la force de Coriolis
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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
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La circulation thermohaline
Un «tapis roulant» global...
...qui avance à 1 cm/sec !
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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
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Observer et mesurer l’océan
• entreprise titanesque• coordination internationale
• campagnes en mer
• bouées fixes ou dérivantes
• réseaux temps réel
• satellites
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Satellite Topex-Poseidon
La hauteur de la mer au centimètre près...
...globalement...… tous les 10 jours !
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Une vision modifiée
« L’océan est un champ de tourbillons »
Suivi d’El Niño
Etat du Pacifique tropical en temps réel
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Une vision modifiée
Hautes latitudes
Circulation profonde
Wolrd Ocean Circulation Experiment
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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
![Page 23: Océans et climat Eric Guilyardi. 1. Locéan acteur majeur du climat 2. Les forces à lœuvre 3. Observer locéan 4. Modéliser le système terre 5. Le sel,](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062511/551d9db6497959293b8dae51/html5/thumbnails/23.jpg)
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
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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
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Observer et simuler pour prévoir
Océanographie opérationnelle
+ =
Scénario de changement climatique
Augmentation de température
Hauteur de la mer prévue cette semaine
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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
![Page 27: Océans et climat Eric Guilyardi. 1. Locéan acteur majeur du climat 2. Les forces à lœuvre 3. Observer locéan 4. Modéliser le système terre 5. Le sel,](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062511/551d9db6497959293b8dae51/html5/thumbnails/27.jpg)
= 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...
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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 !!!
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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
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Le cycle de l’eau
Premier grand cycle du climat
Vital pour l’homme
Mal connu, mal modélisé
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Nous avons modifié le climat…
…quel cycle de l’eau pour demain ?