Éditeur: Direction – Mis à jour le 31/03/2021
Continuum continent-plateau-océan du large
Contact : N. Ayoub, S. Biancamaria, C. Jeandel
L’interface continent-océan est constituée d’un ensemble de milieux intermédiaires et hétérogènes, sièges de nombreuses transformations de l’eau, de la matière, de la chimie et de la biologie, rendant leur étude complexe. La complexité provient aussi de la grande variété des processus en jeu et de leurs interactions en fonction des zones géographiques considérées. L’évolution des outils d’une part (observations satellitales ou de terrain, modélisation) et l’intérêt grandissant de la communauté scientifique sur des problématiques environnementales à fort impact sociétal d’autre part, favorisent une montée en puissance des travaux sur l’interface continent-océan.
Au LEGOS, la conjonction de recherches en hydrologie et océanographie permet d‘appréhender la variabilité des milieux et les processus qui la gouvernent en adoptant le paradigme du « continuum », c’est-à-dire en considérant les différentes « zones » de l’interface (bassin versant, estuaire/lagune/delta/sources souterraines, plateau, talus, océan profond) en même temps que l’ensemble des interactions qui les connectent. Les enjeux sont de faire progresser la connaissance sur les processus encore mal connus et de développer des méthodologies transdisciplinaires, notamment de connecter les approches hydrologiques et océaniques, en physique et en biogéochimie.
Couplage océan atmosphère vagues
Contact : P. Marchesiello, L. Renault
Les interactions entre l’océan et l’atmosphère influencent largement le climat de la Terre ainsi que les écosystèmes à l’échelle des bassins océaniques. Les principaux modes de variabilité́ climatique (ex : Oscillation Madden-Julian, El Niño, Oscillation Nord-Atlantique) sont des modes couplés entre ces deux milieux. Les biais en température de surface de la mer dans les modèles globaux ont mis en lumière les limites d’une approche globale et ont ainsi fait surgir une nouvelle ligne de recherche basée sur une approche régionale des interactions entre l’océan et atmosphère permettant de mieux comprendre et prévoir la variabilité́ dans des régions clefs de l’océan. Il a donc récemment été́ montré qu’à l’échelle régionale, les interactions fines échelles entre l’océan et l’atmosphère peuvent aussi grandement moduler la variabilité́ et l’état moyen de l’océan et de l’écosystème associé.
Plusieurs membres du LEGOS s’intéressent aux thématiques liées aux interactions entre l’Océan, l’Atmosphère et les Vagues, ce à partir d’une approche combinant à la fois des modèles numériques et des données satellites. L’axe « Couplage Océan Atmosphère Vague » vise ainsi à rassembler les efforts du LEGOS afin de mieux comprendre l’importance du couplage Océan-Atmosphère-Vague dans la détermination des états moyens et des variabilités de l’Océan (physique et biogéochimique) et de l’Atmosphère ainsi que des échanges entre les deux milieux.
Désoxygénation des océans résilience et durabilité
Contact : V. Garçon, A. Paulmier
Si on ne peut respirer, rien d’autre n’a d’importance
Le défi?
L’océan perd ~2% de son contenu en oxygène (O2) depuis le milieu du XXième siècle.
Les enjeux?
Les modèles de prévision de l’évolution du climat sont à ce jour déficients pour reproduire correctement la distribution de ce déclin, en particulier dans les régions tropicales des océans. Le réchauffement climatique et la variabilité naturelle jouent chacun un rôle qu’il faut estimer avec certitude.
Les incertitudes sur les projections futures à partir des modèles globaux restent importantes limitant la portée des stratégies d’adaptation. Des approches alternatives basées sur des modèles régionaux combinés aux réseaux d’observations sont nécessaires pour réduire ces incertitudes et permettre les études de vulnérabilité et d’impact. C’est l’un des enjeux majeurs de WCRP et de GOOS (World Climate Research Programme et Global Ocean Observing System).
Et alors?
La performance physiologique des organismes marins dépend de leur capacité d’extraire l’O2 de l’eau de mer, alors que l’on observe une compression des habitats marins avec moins d’espace oxygéné. Par ailleurs, de petites fluctuations de O2 peuvent avoir une rétroaction sur les cycles biogéochimiques globaux et le climat.
Les solutions?
Réduire les émissions de gaz à effet de serre pour réduire le réchauffement.
Pour l’océan côtier, réduire les apports en nutriments dans l’océan.
Les bénéfices?
Atteindre les 7 objectifs sociétaux de la décennie des Nations Unies pour les sciences océaniques au service du développement durable (United Nations Decade of Ocean Science for Sustainable Development, 2021-2030): Un océan sain, résilient, durable, productif, transparent, accessible, propre, sûr, prévu, engageant et inspirant.
Marées, marées Internes et interactions associées
Contact : A. Koch Larrouy, F. Lyard
Les marées océaniques contribuent de façon importante à la dynamique globale de l’océan, aussi bien dans les grands fonds marins que dans le plateau continental et les mers côtières, ou estuaires. Ces dernières années, l’intérêt pour leur étude et leur modélisation a été vigoureusement renouvelé par les besoins de corrections très précises dans les missions satellites altimétriques et gravimétriques, et les préoccupations croissantes concernant l’impact des marées sur l’état et la circulation des océans, comme par exemple leur rôle sur le mélange vertical.
Les ondes de marées internes, résultants de l’interaction de la marée avec la topographie (talus, monts sous-marins, dorsales), sont responsables de l’intensification locale des courants de marée ou de l’instabilité de la densité et ont donc été identifiées comme un processus clé de la dynamique océanique, en particulier dans les flux physiques et biogéochimiques de traceurs. Ces ondes et le mélange associé jouent un rôle important dans l’échange de la surface de l’océan avec l’océan profond et l’atmosphère. La caractérisation de leur dynamique est donc essentielle pour comprendre leur rôle dans la circulation océanique, le climat et la structuration des écosystèmes.
Notre objectif est la description quantitative précise des marées par le moyen de la modélisation numérique et le montage de campagnes en mer destinées à leur observation ainsi que celles de leurs interactions multiples (biogéochimie, biologie, circulation).
Méso et Sub-méso-échelles
Contact : I. Dadou, R. Morrow L. Renault
Au sein du LEGOS, de nombreuses équipes travaillent sur les processus océaniques à mésoéchelle (~ 100 km) et submésoéchelle (~1-10 km). Pour améliorer notre compréhension mutuelle de ces différents processus, un groupe de discussion scientifique formé de membres de plusieurs équipes a été mis en place au LEGOS ces dernières années et se poursuivra en 2021-2025 afin d’échanger et de discuter sur les questions/idées scientifiques et processus associés.
Les discussions scientifiques de cet axe sont centrées autour de questions clefs du laboratoire :
- Comment les tourbillons de mésoéchelle, et leur cascade d‘énergie vers des échelles plus grandes ou plus petites, varient-ils en fonction des variabilités régionales interannuelles et climatiques?
- Comment le couplage air-mer-vagues est-il modifié par la dynamique sous- / méso-échelle ainsi que les fronts à fine échelle et quelle est la rétroaction sur la dynamique de l‘océan du large et dans les régions côtières (e.g. zones d’upwelling, courants de bord ouest)?
- Quel est le rôle du mélange résultant de la dynamique tourbillonnaire géo / agéostrophique et des ondes/marées internes? (en commun avec l’axe Marées/Marées Internes).
- Quel est l’impact des flux d’eau douce à l’échelle fine sur les couplages méso-échelles à submésoéchelle et océan-atmosphère (en commun avec l’axe continuum)
- Interactions Physique-biogéochimique et réponse aux couplages étudiés ci-dessus.