Contribution de la variabilité chaotique océanique aux flux air-mer de CO2
Les flux de dioxyde de carbone (CO2) échangés à l’interface entre l’océan et l’atmosphère sont sujets à d’importantes fluctuations régionales et interannuelles. Si ces fluctuations sont principalement forcées par des changements atmosphériques de grande échelle, elles sont également affectées par la dynamique interne de l’océan.
Des chercheurs français du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE-IPSL), du Centre national de recherches météorologiques (CNRM), de l’IPSL et de l'Institut des géosciences de l’environnement (IGE) ont quantifié ces deux sources de variabilité (forcées par l’atmosphère ou émises spontanément par l’océan) et leurs contributions respectives aux fluctuations des flux air-mer de CO2 sur de grandes régions océaniques.
Les flux de dioxyde de carbone (CO2) échangés à l’interface entre l’océan et l’atmosphère sont sujets à d’importantes fluctuations régionales et interannuelles. Si ces fluctuations sont principalement forcées par des changements atmosphériques de grande échelle, elles sont également affectées par la dynamique interne de l’océan.
Des chercheurs français du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE-IPSL), du Centre national de recherches météorologiques (CNRM), de l’IPSL et de l'Institut des géosciences de l’environnement (IGE) ont quantifié ces deux sources de variabilité (forcées par l’atmosphère ou émises spontanément par l’océan) et leurs contributions respectives aux fluctuations des flux air-mer de CO2 sur de grandes régions océaniques.
Cette étude s’appuie sur l’analyse de trois simulations numériques de l’océan mondial, représentant les interactions entre la dynamique océanique (par exemple les courants ou le mélange vertical) et la biogéochimie marine (représentation simplifiée de l’écosystème marin).
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Part de la variabilité chaotique des flux air-mer de CO2 pour des échelles de temps interannuelles. Les tons du vert au jaune indiquent les endroits où cette variabilité contribue de façon significative aux fluctuations des flux air-mer de CO2, comme dans les courants de bord ouest ou dans l’océan Austral.
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D. R.
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Ces simulations ont été réalisées avec une résolution horizontale relativement fine (1/4 de degré, soit environ 25 km), afin de permettre la représentation d’une partie de l’effet des tourbillons océaniques de méso-échelle sur les quantités physiques et biogéochimiques. Les trois simulations ont été conduites avec un forçage atmosphérique* identique, mais à partir de toutes petites variations dans leurs états initiaux.
À travers cette étude les auteurs montrent que des processus océaniques non linéaires et aléatoires (c’est-à-dire chaotiques) contrôlent une partie des flux air-mer de CO2 sur des échelles de temps de plusieurs années. L’intensité de ces fluctuations chaotiques s’avère d’autant plus importante dans les régions de forte énergie cinétique, où elles contribuent localement à 76 % de la variance interannuelle des flux air-mer de CO2.
Part de la variabilité chaotique des flux air-mer de CO2 pour des échelles de temps interannuelles. Les tons du vert au jaune indiquent les endroits où cette variabilité contribue de façon significative aux fluctuations des flux air-mer de CO2, comme dans les courants de bord ouest ou dans l’océan Austral.
Pour en savoir plus
* Conditions aux limites en vent à 10 mètres, bilan radiatif, précipitations, humidité et température à 2 mètres.
Référence
Gehlen, M., S. Berthet, R. Séférian, Ch. Ethé, and T. Penduff (2020). Quantification of Chaotic Intrinsic Variability of sea-air CO2 Fluxes at Interannual Timescales. Geophysical Research Letter. https://doi.org/10.1029/2020GL088304
ContactsMarion Gehlen, LSCE-IPSL, 01 69 08 86 72, marion.gehlen@lsce.ipsl.fr Sarah Berthet, CNRM, sarah.berthet@meteo.fr
Source : INSU-CNRS .