The Dynamics of the Arctic Ocean

21/11/2022 14:00

Toward eliminating and understanding a decades-old bias in climate models

14/11/2022 11:00

Le climat change, la météo aussi ?

08/11/2022 12:45

Challenges and opportunities in building a global model of plant hydraulics

10/09/2024 11:00

Séminaire du département de Géosciences de l’ENS-PSL.

Uncertainties in monsoon projections: what’s stopping us from seeing the future?

09/07/2024 11:00

Séminaire du LGENS – Département de Géosciences de l’ENS-PSL.

New developments in tracking archeological evidence from lake sediment core analysis: A case study of the Paleo-Inuit and Thule-Inuit on Somerset Island in Nunavut, Arctic Canada

28/06/2024 13:00

Séminaire de l’UMR METIS-IPSL.

Variability and Changes of Hydrography and Circulation in the Subpolar Southern Ocean

31/01/2022 15:00

The Southern Ocean is central to the global oceanic circulation and climate. This region is however on the frontline of human-induced climate change, through intense uptake of anthropogenic heat and carbon. Consequently, the Southern Ocean has experienced important changes in its hydrography and circulation over the last decades.

Its subpolar part, south of the Antarctic Circumpolar Current, hosts large circulation systems of importance for the production of water masses and their associate heat and carbon content, for ocean interactions with sea-ice and ice-shelves, and consequently for global mean sea level. Observations are still sparse in that region, particularly in wintertime when it is covered by sea ice. Thus, the regional response of the subpolar Southern Ocean hydrography and circulation to interactions with the atmosphere, cryosphere, and background circulation at various spatial and time scales is still under active research.

In this thesis, I contribute to observing the variability and long-term changes of the hydrography and circulation of the subpolar Southern Ocean, and to identifying the mechanisms driving their variability. I first observe the long-term temperature changes in the upper layer of the Southern Ocean, from repeated ship-based measurement transects over 25 years. Besides previously documented trends, I refine the monitoring on the still poorly observed warming and shallowing of the warm subsurface water of the Southern Ocean. The long-term warming is stronger than interannual variability, and the shallowing rate is 3 to 9 times the previously estimated one. In a second part, I develop and exploit an ocean topography dataset, spanning six years of measurements over the whole Southern Ocean south of 50°S. This dataset allows me to explore the variability of the subpolar Southern Ocean circulation, particularly the seasonal cycle of the large-scale circulation and the mesoscale variability under sea ice. At the seasonal scale, the circulation of the Weddell and Ross gyres, and the Antarctic Slope Current are mainly dictated by three modes of variability, principally linked to the surface stress of the wind on the surface of the ocean and its modulation by the sea ice. The mesoscale variability is weak outside the energetic Antarctic slope current in the pack ice, while the marginal ice zone seems to be a region with enhanced cyclonic eddies generation.

The implications of these results on the physical processes of the Southern Ocean and its long-term changes are discussed.

 

Lien visio : https://www.us02web.zoom.us/j/81861065877

Modéliser l'évolution des plantes à fleurs au Crétacé et leurs rétroactions avec le climat

28/01/2022 14:00

Au Crétacé, l’évolution foliaire des plantes à fleurs, ou Angiospermes, vers de fortes densités de nervures et de stomates, suggère une augmentation de la conductance stomatique et des flux d’évapotranspiration sans précédent. Cependant, ces paléo-traits ne sont pas pris en compte dans les modèles de végétation qui visent justement à déterminer les effets de l’évapotranspiration sur le climat.

L’objectif de ma thèse est donc de modéliser l’évolution de la conductance stomatique des plantes à fleurs au cours du Crétacé et d’en évaluer ses effets sur les interactions et rétroactions climat-végétation. En combinant des données fossiles et des modèles écophysiologiques, je développe une paramétrisation innovante de la végétation proto-angiosperme dans le modèle de végétation ORCHIDEE qui considère une réduction conjointe de leurs capacités hydrauliques et photosynthétiques.

Avec le modèle couplé atmosphère-végétation dynamique LMDZOR, je montre que la radiation des Angiospermes génère des boucles de rétroactions positives. Dans un contexte de baisse de la teneur en CO₂ atmosphérique au cours du Crétacé, l’augmentation des capacités hydrauliques et photosynthétiques des plantes à fleurs constitue un avantage sélectif qui leur permet de (i) maintenir leur productivité, (ii) développer des forêts tropicales et remplacer les conifères dans les forêts tempérées et boréales et (iii) renforcer les précipitations et limiter ainsi l’effet du stress hydrique sur leur propre essor.

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During the Cretaceous, the leaf evolution of flowering plants, or angiosperms, towards high vein and stomata densities, suggests an unprecedented increase in stomatal conductance and evapotranspiration fluxes. Yet, these paleo-traits are not included in vegetation models which aim at evaluating the effects of evapotranspiration on climate.

The purpose of this study is to simulate the stomatal conductance evolution of flowering plants through the Cretaceous and assess their effects on climate-vegetation interaction and feedback. By combining fossil data and ecophysiological models, I develop a new parameterization of proto-angiosperm vegetation in the ORCHIDEE vegetation model which considers a reduction of both hydraulic and photosynthetic capacities.

With the LMDZOR coupled atmosphere-dynamic vegetation model, I show that angiosperm radiation triggers positive feedback loops. In a context of decreasing atmospheric CO₂ content during the Cretaceous, the rise in flowering plant hydraulic and photosynthetic capacities constitutes a selective advantage by allowing them to (i) sustain their productivity, (ii) develop tropical forests and replace conifers in temperate and boreal forests and (iii) enhance rainfall thus preventing water stress effect on their own development.

Informations pratiques

Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement
Orme des Merisiers
91190 Saint-Aubin
Bâtiment 714, pièce 1129

En ligne :
https://cnrs.zoom.us/j/96220812549?pwd=anZaclpPNmJsVUcxMGtZM01jSEtQdz09
ID de réunion : 962 2081 2549
Code secret : 0tfTm4

Modélisation du bilan d'énergie des lacs dans le modèle de surface continentale ORCHIDEE.

26/01/2022 14:00

Au regard de l’importance des lacs sur le climat et de leur rôle sociétal, il est pertinent de les implémenter dans les modèles de climats pour comprendre leur influence sur les différents cycles comme ceux de l’eau, du carbone, du méthane ou encore leur interaction avec la couche limite de l’atmosphère. Cette thèse vise à implémenter les lacs dans le modèle de surface continental ORCHIDEE. Nous avons choisi le modèle à une dimension Flake qui simule le bilan d’énergie des lacs.

Dans une première partie de cette thèse nous avons réalisé une analyse de sensibilité des différents paramètres su modèle Flake. Nous avons mis en avant que les températures de surface des lacs et les flux de chaleur de surface sont d’abord sensibles à la profondeur. Cependant selon l’intervalle de profondeur choisie (peu ou très profond), on remarque que l’influence de la profondeur est plus important pour les lacs peu profond. Le coefficient d’extinction qui mesure la pénétration du rayonnement solaire dans l’eau est lui aussi influent pour les lac de faible profondeur.

Dans la suite du travail, nous avons couplé ORCHIDEE avec Flake et testé plusieurs stratégies d’agrégation des profondeurs à plusieurs résolutions (0.25 et 0.5 degrés). Nous avons utilisé la base de données GloboLakes pour valider les températures de surface de lac et la base de données « Global Lake and River Ice Phenology Database » pour valider les périodes de gel. Nous avons utilisé 5 forçages atmosphériques différents et nous avons remarqué la forte sensibilité du couplage aux forçages choisis. La stratégie d’agrégation des profondeurs des lacs à l’échelle de la maille de calcul, quant à elle, influence peu les résultats.

Le modèle couplé a finalement montré de bons résultats. Pour chaque série, la médiane des erreurs obtenues sur les températures à varie entre 2.7 K et 3.2 K. Les périodes de gel sont en général surestimées. La médiane des erreurs sur la période de gel varie entre 20 et 41 jour selon le forçage utilisé.

Des pistes d’amélioration du couplage sont envisagées comme la paramétrisation spatiale du coefficient d’extinction et l’évolution temporelle des profondeurs contraintes par les mesures satellitaires du futur instrument SWOT. Enfin, dans une perspective à plus long terme, il est envisagé de coupler le modèle ORCHIDEE-FLake avec le modèle atmosphérique LMDZ.

 

Lien pour suivre la soutenance : https://bbb.lsce.ipsl.fr/b/ant-tkd-efy