Couplage Atmosphère-Glace de Mer-Océan. Projet de Thèse.

Couplage Atmosphère-Glace de Mer-Océan. Projet de Thèse.
Directeur: Hubert Gallée (LGGE)
Co-Directeur: Hugues Goosse (UCL-ASTR)
Localisation de la thèse: LGGE
L'objectif principal de la thèse est d'évaluer les relations interactives entre atmosphère, glace de mer
et océan en région polaire antarctique, en vue de mieux évaluer le rôle de cette région dans le
système climatique. Ces interactions peuvent avoir lieu à toute échelle de temps et se limiter à de
très petites zones, comme par exemple à l'échelle saisonière dans la polynie de Terra Nova Bay,
dont le diamètre atteint au plus 50 km et dans laquelle est généré jusqu'à 10% du volume de glace
marine de la mer de Ross. Plus généralement les polynies côtières ont un impact potentiel non
négligeable sur la formation d'eau dense antarctique, et pour certaines d'entres elles sur la
circulation de l'eau sous la plate-forme de glace continentale ouest-antarctique. D'autres effets des
polynies côtières antarctiques sont non négligeables, comme par exemple l'amplification des vents
et de la circulation mésocyclonique, pouvant à son tour influencer la formation de ces polynies. De
fait la problématique des interactions d'échelle intervient fortement dans la problématique du
couplage en région polaire antarctique. Il faut aussi noter que notre mauvaise connaissance de la
météorologie antarctique résulte partiellement de notre mauvaise connaissance de ces processus de
couplage. Elle ne peut déboucher que sur une mauvaise évaluation du climat et des changements de
climat antarctiques. De plus elle a justifié la mise sur pied de la campagne d'observations RIME
(Ross Island Meteorology Experiment), dont le but est d'améliorer la qualité de la prévision du
temps en Mer de Ross.
Cette thèse s'insère dans le projet de couplage du modèle climatique régional MAR (Modèle
Atmosphérique Régional) validé sur les régions polaires, et du modèle de glace de mer – océan
ORCALIM utilisé dans les modèles globaux de la communauté nationale. Le modèle couplé
régional proposé sera plus aisément manipulable qu'un modèle global car il prendra en compte la
spécificité des régions polaires sur un maillage plus fin. Il devra en partie servir de plate-forme
d'essai pour des modèles de nouvelle génération. Cet objectif particulier est également un des
objectifs du programme international CLIC (CLImate and Cryosphere) et de l'Action de Recherche
Concertée C3 (Changement Climatique et Cryosphère).
Dans le cadre d'une thèse de 3 ans il sera nécessaire d'étudier d'abord les processus d'échelle de
temps relativement courte (jusqu'à l'échelle saisonnière), tels les processus météorologiques
(amplification des vents), les processus intervenant dans l'évolution saisonnière de la glace marine,
et les processus intervenant dans les polynies côtières et responsables de la formation d'eau dense
antarctique.
Une première tâche consistera à mettre en oeuvre une version à fine maille d'ORCALIM et de
déterminer l'apport d'un forçage atmosphérique de fine échelle à la simulation de la fraction de
glace de mer autour de l'Antarctique et du taux de formation d'eau dense antarctique.
Il est proposé d'étudier dans un second temps la rétroaction liée au comportement ainsi modifié du
système couplé glace de mer - océan sur le comportement de l'atmosphère. Il sera alors nécessaire
de mettre en oeuvre le couplage atmosphère-glace-océan à fine échelle. Vu les différences entre les
maillages des modèles atmosphérique et océanique celui-ci sera abordé avec la version du MAR
permettant de décrire au sein d'une seule maille plusieurs types de surface (océanique et
continentaux, chacun ayant sa propre altitude) interagissant de manière indépendante avec
l'atmosphère. Du point de vue de la technique de couplage on considèrera d'une part la méthode
mise en oeuvre par le projet PRISM et d'autre part la technique mise en oeuvre dans le cadre de
l'ACI Grid CouMeHy et soutenue par l'IDRIS. Cette technique fait appel au logiciel CORBA. Elle
est non intrusive au niveau des codes et permet le couplage entre grilles de calcul quelconques à
partir de calculateurs distants.
Cette thèse doit déboucher sur l'étude des processus climatiques sur des échelles de temps de plus
en en plus longues, dans lesquels intervient une fraction de plus en plus significative de l'océan
antarctique.
A terme elle permettra une représentation plus réaliste de la source froide du système climatique et
l'élaboration de scénarios plus fiables du changement climatique au cours du XXIe siècle.