ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE L’ENVIRONNEMENT D'ILE DE France N° 129 Proposition de sujet de thèse pour la rentrée 2017 Nom du Laboratoire d’accueil : LSCE N° UMR : 8212 Nom du Directeur du laboratoire : Elsa Cortijo Adresse complète du laboratoire : CE Saclay, Orme des Merisiers, Bât 701, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex Nom de l’Equipe d’accueil et adresse si différente de celle du laboratoire : GLACCIOS (GLaces et Continents, Climats et Isotopes Stables) Nom du Directeur de thèse HDR : Françoise Vimeux Téléphone : 01 69 08 57 71 Mail : [email protected] Nom du co-encadrant non HDR : Christelle Barthe (LACy, UMR 8105) Téléphone : 02 62 92 11 85 Mail : [email protected] • Titre de la thèse : Apport des isotopes stables de l'eau à la compréhension des processus convectifs et cycloniques dans l'Ouest de l'Océan Indien. Approche couplée des mesures isotopiques dans la vapeur d'eau et de la modélisation isotopique méso-échelle • Sujet proposé (2 pages maximum) : Dans le cadre du changement climatique actuel, une augmentation vraisemblablement inéluctable du risque cyclonique dans tout le sud-ouest de l'océan Indien (SOOI) est annoncée à l’horizon de quelques décennies d'après les travaux du GIEC. Les observations dans cette région sur les cinq premières saisons cycloniques de la décennie en cours (2011-2020) montrent une augmentation nette du nombre de cyclones qualifiés de très intenses, en regard de la décennie précédente. Une des questions majeures dans le bassin du SOOI est de prévoir avec la meilleure fiabilité possible l'intensité des cyclones. Pour cela, il est nécessaire de bien comprendre les processus à l'origine des modifications d'intensité lors de la vie d'un cyclone et d'avoir des outils de modélisation fiables pour la prévision, et donc une physique dans les modèles validée pour ces situations cycloniques. La composition isotopique de la vapeur d'eau est utilisée depuis plusieurs années pour avancer sur la compréhension des processus atmosphériques humides comme la convection, le mélange de masses d'air, les phénomènes d'hydratation et de déshydratation de la troposphère ou encore pour contraindre des bilans d'eau en surface. Cet outil géochimique a aussi montré sa capacité à repérer des biais humides dans les modèles atmosphériques de circulation générale (équipés avec les isotopes de l'eau) non décelés par des méthodes classiques de comparaison modèles-données. Depuis fin 2014, des mesures en continue de la composition isotopique de la vapeur d'eau sont réalisées sur le site de l'observatoire atmosphérique du Maïdo à l'île de la Réunion (site labellisé par le CNRS-INSU). Des processus de la dynamique climatique reliée au Jet tropical ont été étudiés dans le cadre d'une collaboration entre l'Institut de Recherche pour le Développement (IRD), le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) et le Laboratoire des Atmosphères et des Cyclones (LACy). Ces mesures isotopiques ont aussi enregistré des signaux particuliers sortant de la gamme de la variabilité lors des passages dépressionnaires et des cyclones au large de la Réunion en janvier et mars 2015. La question posée dans le cadre du sujet de thèse proposé ici est de savoir comment les isotopes stables de l'eau peuvent aider à mieux appréhender les mécanismes et les processus physiques qui prennent place lors d'activité de convection et/ou cyclonique. L'idée est de montrer en quoi leur mesure dans la vapeur d'eau apporte une valeur ajoutée en regard des mesures météorologiques plus classiques. Une double approche sera suivie au cours de la thèse pour appréhender l'apport des isotopes de l'eau: D'une part les observations isotopiques seront poursuivies sur le site de l'observatoire atmosphérique du Maïdo et constitueront une base de données unique dans la région sur plusieurs saisons cycloniques. A ces données, nous proposons d'acquérir en parallèle des mesures isotopiques pendant une campagne de mesures intensive de 4 mois, organisée pour la première fois dans cette région du monde, pendant la saison cyclonique 2018-2019 à Mayotte. Le but de co-localiser les mesures isotopiques aux mesures météorologiques plus classiques est d'appréhender à quels paramètres climatiques la composition isotopique réagit. D'autre part, à ces observations, s'adossera un travail de modélisation isotopique. Dans un premier temps, le travail consistera à valider l'introduction des isotopes stables de l'eau dans le modèle méso-échelle Meso-NH. Ce travail conduira à évaluer la capacité du modèle à reproduire les observations isotopiques et à pointer des biais potentiels dans le modèle auxquels les isotopes de l'eau sont particulièrement sensibles (comme par exemple la micro-physique nuageuse, ou le mélange vertical). En retour, une fois validées, les simulations numériques méso-échelles permettront sur des cas d'étude cycloniques précis de mieux comprendre quels sont les contrôles climatiques sur les isotopes de l'eau dans la région étudiée et ce qu'ils peuvent nous apporter. Ce travail de thèse se fera en collaboration entre le LSCE et le LACy; et dans le cadre du projet RenovRisk-CP (Cyclones et Précipitation) pour la campagne de terrain prévue en 2018-2019 à Mayotte. Ce projet fédère dans le bassin de l'Océan Indien 8 partenaires à Madagascar, La Réunion, au Mozambique, à Maurice, aux Seychelles et à Mayotte pour l'observation et la compréhension des pluies cycloniques. Un séjour au LACy de plusieurs mois à 1 an, selon le déroulé et l'avancé des travaux, sera nécessaire pour la partie modélisation ainsi qu'une participation à la campagne de mesures à Mayotte de 4 à 6 semaines. Le candidat recherché devra avoir des connaissances en dynamique du climat et/ou en géochimie des isotopes stables de l'eau. Un goût prononcé pour le couplage entre la modélisation et l'expérimentation de terrain sera nécessaire. Des connaissances en programmation sous R, ou assimilé, seront appréciées pour le traitement des données isotopiques. • Type de financement autre que ED 129, précisez si envisageable ou acquis (CNES, CEA, ADEME etc…) : CEA envisageable • Encadrement : . Liste des autres doctorants que vous encadrez au 1er janvier 2017 (Nom, Université d’inscription, type de financement, date de soutenance envisagée) Guilpart Etienne, Université Paris Saclay, Bourse phare CEA, soutenance prévue en 10/2017