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Seminaires 2010

by SEMSOU last modified Feb 03, 2014 05:13 PM

Séminaires 2010

DECEMBRE 2010

Jeudi 2 Decembre a 14h en salle Coriolis

Shijin LI (JPL, Pasadena, USA)

Titre : A venir

Résumé :

A venir
NOVEMBRE 2010

Jeudi 18 Novembre 11h00 en salle Jules Verne

Cédric MARION (LERCM / Univ. Perpignan)

Titre : Bilan et transferts particulaires de radioéléments d'origine anthropique et naturelle dans le Golfe du Lion: cas particulier des apports rhodaniens

Résumé :

En raison de sa demi-vie de 30.2 ans et de sa forte affinité avec les silts et les argiles, le 137Cs a été utilisé comme marqueur des apports du Rhône. Les sédiments du prodelta rhodanien ont enregistré des valeurs d’activité de 137Cs issues des rejets des installations nucléaires, des retombées des tirs atmosphériques et de l’accident de Tchernobyl (600 Bq.kg-1). La diminution des rejets d’effluents radioactifs et le démantèlement de l’usine de retraitement du combustible de Marcoule en 1997 ont entraîné une baisse des flux de 137 Cs vers la Mer Méditerranée. Les concentrations massiques moyennes se situent actuellement autour de 10 Bq.kg-1 dans les sédiments du prodelta. Les enregistrements sédimentaires de campagnes océanographiques réalisées entre 2001 et 2008 ont permis de cartographier une zone d’accumulation de 137Cs de près de 20 km² à l’embouchure du Rhône et d’estimer son stock à 3.35 TBq, soit près du huitième de celui du Golfe du Lion, dont l’aire approche 15000 km².
D’autres campagnes réalisées dans le cadre des projets CARMA et EXTREMA (2006-2008) ont permis d’observer le comportement des néphéloïdes de surface et de fond et de les relier à la sédimentation sur le prodelta. Les analyses radiochronologiques couplant les profils de concentration de 137Cs et 210Pb ont conduit à estimer des taux d’accumulation pluridécimétriques à la proche embouchure. Des radioéléments à courte période comme le 7Be et le 234Th ont servi à estimer les épaisseurs de dépôts sédimentaires générées par certaines crues du Rhône.
Ces résultats ont pu être confirmés par une expérience basée sur une instrumentation de l’embouchure du Rhône durant l’hiver 2006-2007. Les données obtenues par un altimètre ont révélé l’accrétion totale de 8 cm de sédiment pendant deux crues moyennes suivies par un courantomètre. Elles ont également permis de relier une importante phase d’érosion à un épisode de houle de sud-est dont la contrainte de cisaillement a atteint 5 Pa. Un érodimètre a permis d’évaluer la contrainte seuil d’érosion à 0.35 Pa à la proche embouchure. Les résultats montrent que la remobilisation sédimentaire est importante dans cette zone mais que les particules en suspension connaissent une faible exportation vers le Golfe du Lion, voire ré-alimentent le prodelta.

Mardi 9 Novembre 14h00 en salle Coriolis

Rafael ALMAR (PUCC, Santiago, Chili)

Titre : Hydro-morphodynamique littorale, observation multi-échelles par imagerie vidéo

Résumé :

Le littoral est une zone naturellement vulnérable (ex : tempêtes, érosion) sur laquelle s'exerce une très forte pression socio-économique, ce qui en fait un milieu à risque. Les littoraux sableux sont les plus dynamiques, de par le rôle moteur du forçage hydrodynamique (vagues, marée, courants) et le caractère non-cohésif du sédiment. La réponse de la plage à ce forçage est complexe et reste peu connue. Le développement récent de la technique d’observation par imagerie vidéo a permis des avancées majeures dans la connaissance du système littoral. Dans ce séminaire seront présentés des résultats sur la découverte de nouveaux mécanismes d’interactions hydro-sédimentaires, l’importance des différents forçages hydrodynamiques et la réponse correspondante de la plage. Enfin, nous aborderons la technique émergente d’assimilation d’observations vidéo dans les modèles numériques ainsi que le rôle clef de l’observation vidéo littorale dans un contexte climatique.

Jeudi 4 Novembre 14h30 en salle Coriolis

Sidonie REVILLON (UBO, IFREMER, Brest)

Titre : De l’importance de la Source dans les approches « Source to Sink » : géochimie des sédiments du Mont Blanc au Golfe du Lion

Résumé :

Les piles sédimentaires, préservées dans les marges continentales, permettent d’étudier un enregistrement des changements paléoenvironnementaux et paleoclimatiques sur les continents. En effet, le climat joue un rôle majeur dans le contrôle des flux sédimentaires détritiques, produits par l’érosion des continents, et transportés vers les bassins océaniques. Ces travaux sont dédiés à l’étude élémentaire et isotopique des sédiments quaternaires du bassin versant du Rhône et du Golfe du Lion. Les objectifs sont ici : (1) de définir la composition et la provenance des sédiments produits dans le bassin versant du Rhône, transportés puis déposés soit dans des « puits intermédiaires » (Lac ou Bourget) soit dans le Golfe du Lion et (2) d’examiner le lien entre les conditions climatiques et la composition des sédiments.
OCTOBRE 2010

Mercredi 13 Octobre a 14h en salle Jules Verne

Stelly LEFORT (Mc Gill, Montreal, Canada)

Titre : Modeling Hypoxia in the St. Lawrence Estuary System

Résumé :

Oxygen depletion in aquatic ecosystems has known deleterious effects on the habitat, reproduction and survival of many pelagic and benthic species. More studies have recently focused the impact of oxygen depletion on biogeochemical cycles in the water column and sediments. Nevertheless, there has been little emphasis on understanding the oxygen dynamics leading to and sustaining hypoxic events. As our study focuses on the bottom waters (below 150 m) of the St. Lawrence Estuary, a short overview of the history and consequences of hypoxia in this area will be presented first. Factors responsible for the development of hypoxic conditions will be presented, including the physical estuarine circulation of the Lower St. Lawrence Estuary and pelagic and benthic respiration. This will be followed by a discussion of how modeling can help us better understand the mechanisms that govern the establishment of hypoxic conditions in the St. Lawrence system and how dissolved oxygen concentrations in the bottom waters are affected by both physical and biological processes.
SEPTEMBRE 2010

Jeudi 21 Septembre à 14h30 en salle Coriolis

Roman MOTYKA (Uni. of Alaska Fairbanks)

Titre : Volume change of Jakobshavn Isbræ, West Greenland: 1985–1997–2007

Résumé :

Following three decades of relative stability, Jakobshavn Isbræ, West Greenland, underwent dramatic thinning, retreat and speed-up starting in 1998. To assess the amount of ice loss, we analyzed 1985 aerial photos and derived a 40m grid digital elevation model (DEM). We also obtained a 2007 40m grid SPOT DEM covering the same region. Comparison of the two DEMs over an area of 4000km2 revealed a total ice loss of 160+/- 4km3, with 107+/-0.2km3 in grounded regions (0.27mm eustatic sea-level rise) and 53+/-4km3 from the disintegration of the floating tongue. Comparison of the DEMs with 1997 NASA Airborne Topographic Mapper data indicates that this ice loss essentially occurred after 1997, with +0.7+/-5.6km3 between 1985 and 1997 and –160+/-7km3 between 1997 and 2007. The latter is equivalent to an average specific mass balance of –3.7+/-0.2 ma–1 over the study area. Previously reported thickening of the main glacier during the early 1990s was accompanied by similar magnitude thinning outside the areas of fast flow, indicating that the land-based ice continued reacting to longer-term climate forcing.

Vendredi 17 Septembre à 14h30 en salle Coriolis

John COMPTON, Univ. of Cape Town (Afrique du Sud)

Titre : Sedimentation on the western continental margin of South Africa on glacial/interglacial cycles and the flux of iron to the Southern Ocean

Résumé :

Seminaire dans le cadre de l'Assemblee Generale du SCOR (Scientific Comitee on Ocean Research) a Toulouse.
Plus d'informations sur les journees du SCOR

Jeudi 16 Septembre à 14h00 en salle Coriolis

Jerome LEFEVRE, IRD Noumea

Titre : Régimes de temps, circulation orographique et dispersion des polluants industriels en Nouvelle-Calédonie

Résumé :

La météorologie marine côtière est modifiée près des continents par les forts différentiels de rugosité et par les effets thermiques et orographiques. Ces derniers permettent le downscaling des vents synoptiques vers la mésoéchelle atmosphérique. Celle-ci a une large gamme d’effets tant sur le milieu marin que sur le transport atmosphérique et apparaît comme une thématique cruciale pour les études d’impacts environnementaux. Dans notre étude des différentes échelles de circulation dans le Pacifique sud-ouest, Il apparaît que la mésoéchelle (1-1000km) est très mal représentée dans les analyses globales NCEP ou ECMWF, pire encore dans les réanalyses qui sont pourtant largement utilisées par les océanographes. Les produits fauchés des diffusiomètres satellitaires (QSCAT 12km) parviennent à capturer une part bien plus large de ces échelles (jusqu’à 30km environ) mais sont inutilisables sur les 50km environ de la côte. Ainsi, seule un modèle atmosphérique régional (WRF dans notre étude) permet dans le cadre de la Nouvelle-Calédonie d’étudier à la fois les processus orographiques et le cycle thermique diurne (brises de terre/mer et brises de pente). Un autre aspect intéressant de notre approche est d’avoir associé les régimes de mésoéchelle aux régimes synoptiques ainsi qu’aux variabilités de grande échelle. Nous avons pour cela fait appelle aux techniques de clustering basées sur le regroupement objectif des composantes principales de la circulation en régimes de temps. Cette approche nous a permis de mettre en évidence le rôle du déplacement méridien de la zone de convergence subtropicale (SPCZ en anglais) sur les différents régimes de temps Calédonien et de montrer qu’à la fois ENSO (El Nino Southern Oscillation) et MJO (Maiden-Julian Oscillation) influencent directement ces régimes de temps en déplaçant la SPCZ. Finalement, le couplage de WRF à un modèle de transport particulaire (Flexpart) a permis de mettre en évidence les modes de dispersion des polluants industriels en Nouvelle-Calédonie et leur potentiel d’impact sur la santé publique.

Jeudi 16 Septembre à 11h en salle Coriolis

Nicolas KOLODZIECZYK (CICESE, Ensenada, Mexique)

Titre : Deep Currents in the Western Golf of Mexico

Résumé :

In this study we show an analysis, focused in subinertial motions, of data gathered in 5 moorings deployed within the Bay of Campeche (BOC, Southwestern Golf of Mexico) from November 2007 to July 2008. To our knowledge this is the first set of direct current measurements in the deep BOC. The mean currents are in agreement with a cyclonic circulation at 1000 m but a definite pattern is lost at deeper levels. Only in the deepest mooring, at 3500 m depth, the mean currents are very uniform in the vertical. Over the smooth western slope the currents deeper than 1000 m show similar behavior than in the northern part of the Gulf of Mexico (GOM). The series show the alignment in direction and bottomward intensification of oscillations with periods longer than a week, interpreted in terms of Topographic Rossby Waves (TRWs) with periods between 5-60 day and wavelengths between 90-140 km. Over the eastern rough slopes there is a bottomward decrease in energy with the exception of motions in the highest, but still subinertial, frequencies (about 1/3 cpd). Jets decaying in speed from the near surface down to the bottom at 3500 m and having velocities between 10-20 cm/s have been observed in the Western Gulf of Mexico. The observations come from 3 moorings covering the velocity signal, with ADCPs and Aanderaas, from the near surface down to the bottom at 3500 m. Three jets are documented. The jets had durations between 10 and 30 days and are generated in the region between the cores of the anticyclone-cyclone dipole as part of their interaction. Preliminar Numerical simulation with the same scales are shown and discussed.

Lundi 6 Septembre à 14h30 en salle Coriolis

Billy MOORE (Uni. of South Carolina)

Titre : The scale and effect of submarine groundwater discharge on the ocean

Résumé :

The flux of submarine groundwater discharge (SGD) provides an important pathway for enriching the ocean in nutrients, carbon, and metals. Here SGD is defined as the flow of water on continental margins from the seabed to the coastal ocean with scale lengths >1 m, regardless of fluid composition or driving force. Regional quantification of SGD is difficult because direct measurement over large temporal and spatial scales is not possible by conventional means. Measurements of naturally-occurring radium tracers at the aquifer-marine interface and in the ocean provide a method to produce integrated flux estimates of discharge not possible by other means. These estimates can be made at local, regional, and ocean basin scales. The SGD flux to the Atlantic Ocean is in the range 0.8 to 1.6 times the river flux. Because SGD is generally higher than river water in nutrients, metals, and carbon, the SGD fluxes of these materials probably exceed their riverine fluxes to the Atlantic.
JUILLET 2010

Mardi 13 Juillet à 14h en salle Pyrénées

William DURHAM (MIT)

Titre : Small-scale turbulence drives patchiness in the distribution of gyrotactic plankton.

Résumé :

Phytoplankton are responsible for nearly half of the world's production of oxygen and comprise the base of the marine food web. The spatial distribution of these unicellular organisms is observed to be heterogeneous at nearly all scales; the largest accumulations extend hundreds of kilometers, while the smallest span only a few millimeters. This endemic patchiness has profound consequences on Ocean productivity; a mechanistic understanding of the underlying processes is necessary for informed fishery management, prediction of harmful algal blooms, and quantifying biogeochemical fluxes through the Ocean. Many phytoplankton species, particularly those responsible for harmful algal blooms, are motile, propelling themselves through water at low Reynolds numbers. Yet, motility is rarely taken into account when considering the mechanisms that drive patchiness. We show that two simple ingredients, both ubiquitous in the ocean, are sufficient to generate striking small-scale heterogeneity in the distribution of motile phytoplankton: asymmetric cell morphology and hydrodynamic shear. We find that the intensity, time scale, and spatial pattern of the resultant accumulations are governed by two dimensionless numbers, which capture the interaction between motility and flow. By seeding a turbulent flow field generated by DNS with lagrangian gyrotactic cells, we are able to explore the parameter space inhabited by marine phytoplankton. Findings are rationalized with a simple model of vortical flow. These results suggest that, under turbulent conditions, (i)the distribution of cells of the same species can be highly heterogeneous, affecting rates of predation and sexual reproduction; (ii)different phytoplankton species will occupy different fluid mechanical niches, alleviating direct competition for resources; and (iii)individuals might be able to actively determine their tendency to accumulate by controlling their morphology and swimming speed. While experimental tests are required to confirm these findings, we speculate that the elementary nature of the ingredients leading to this phenomenon imply its widespread occurrence in nature.

Mardi 6 Juillet à 11h en salle Coriolis

Martin HORWATH (LEGOS)

Titre : Gravimétrie GRACE et altimétrie ENVISAT sur la calotte polaire Antarctique

Résumé :

La gravimétrie spatiale GRACE contribue de manière importante à l'observation des variations des masses géophysiques, notamment de la calotte polaire Antarctique. Pourtant, il reste deux grands domaines d'améliorations. D'une part, le traitement GRACE doit être perfectionné. D'autre part, les applications géophysiques impliquent de combiner GRACE avec des informations complémentaires. Le séminaire aborde quelques résultats sur ces deux domaines de travail. Quant au traitement GRACE, on décrit la réduction des erreurs systématiques induites par des biais concernant l'alignement entre les deux satellites. Ces erreurs expliquent en partie pourquoi les solutions GRACE n'ont pas encore atteint le niveau d'erreur spécifié avant le lancement de la mission. Quant à la combinaison avec des observations complémentaires, la synthèse entre la gravimétrie GRACE et l'altimétrie radar ENVISAT sur l'Antarctique est réalisée. Un accord remarquable entre les variations interannuelles vues par GRACE et ENVISAT est constaté. Cet accord nous donne confiance dans les deux séries d'observations et permet une meilleure interprétation, notamment grâce aux structures spatiales détaillées fournies par l'altimétrie. Les variations interannuelles sont principalement liées à l'accumulation de neige. Actuellement, l'accumulation et ces variations temporelles, paramètres cruciaux de la modélisation atmosphérique, sont sujettes à de grandes incertitudes. Ainsi, les observations combinées de GRACE et ENVISAT pourraient être utiles à la validation des modèles atmosphériques en Antarctique.

Jeudi 1er Juillet à 11h en salle Coriolis

Max YAREMCHUK (NRL, Stennis sp. Center)

Titre : A hybrid background covariance model for 3dVar data assimilation

Résumé :

A hybrid background error covariance (BEC) model for three-dimensional variational assimilation of glider data into the Navy Coastal Ocean Model (NCOM) is introduced. Similar to the existing atmospheric hybrid BEC models, the proposed model combines low-rank ensemble covariances B_m with the heuristic Gaussian-shaped covariances B_0 to estimate the forecast error statistics. The distinctive features of the proposed BEC model are a) formulation in terms of inverse error covarinaces; b) adaptive determination of the rank m of B_m with information criterion based on the innovation error statistics; c) restriction of the heuristic covariance operator B_0 to the null space of B_m; and d) definition of the BEC magnitudes through separate analyses of the innovation error statistics in the null space of B_m and in its orthogonal supplement. The BEC model is validated by assimilation experiments with simulated and real data obtained during glider survey of the Monterrey Bay in August 2003. It is shown that the proposed hybrid scheme substantially improves the forecast skill of the heuristic covariance model.
JUIN 2010

Vendredi 25 Juin à 11h en salle Coriolis

Guillaume RIFLET (MARETEC IST, Lisbonne)

Titre : Proposition du scalaire de Okubo-Weiss pour évaluer les schémas de conditions au frontières

Résumé :

Cette présentation propose la description d'un modèle numérique bidimensionnel des équations des eaux rases (shallow-waters) géophysiques, employant un schéma classique leapfrog avec des différences centrales posé sur une maille Arakawa-C. Le modèle est doté d'un masque de terre imposant des flux nuls aux interface terre-mer. Côté frontières ouvertes, le modèle propose plusieurs options dont clamped (Dirichelet) et conditions radiatives de type Flather (sur une maille NVOE). Le modèle est implémenté en Matlab et est doté d'une interface graphique. Outre cette description classique du modèle, qui est accompagné d'une validation par conservation de masse, d'énergie, de quantité de mouvement, de vorticité et d'enstrophie, la motivation principale de la présentation est de proposer un scalaire, le scalaire de Okubo-Weiss, dans le but de caractériser l'influence numérique de la condition de frontière ouverte implémentée au niveau du type d'écoulement. Les résultats d'un lâcher d'une élévation initiale de type gaussienne montrent que la frontière ouverte à une tendance à inverser le type d'écoulement attendu lors de la propagation de l'onde (qui est de type hyperbolique) en écoulement à prédominance elliptique.

Mercredi 16 Juin à 11h en salle Pyrénées

Niki GRUBER (ETH-IPB, ZTH Zurich, Suisse)

Titre : Oceanic sources and sinks for atmospheric CO2: recent trends

Résumé :

A recent comparison between two independent estimates of the regional distribution of the net air-sea CO2 fluxes – one based on the inversion of ocean interior data, the other based on surface ocean pCO2 measurements – has revealed a remarkably consistent description of the climatological mean fluxes for the last decade (generally within less than 0.1 Pg C yr-1) (Gruber et al., 2009). Globally and for a nominal period between 1995 and 2000, the contemporary net air- sea flux of CO2 is estimated to be -1.7 ± 0.4 Pg C yr-1 (inversion) and -1.4 ± 0.7 Pg C yr-1 (pCO2-climatology), respectively, consisting of an outgassing flux of river-derived carbon of about +0.5 Pg C yr-1, and an uptake flux of anthropogenic carbon of -2.2 ± 0.3 Pg C yr-1 (inversion) and -1.9 ± 0.7 Pg C yr-1 (pCO2-climatology). Recent analyses point to major changes in these mean fluxes. Model simulations and limited atmospheric evidence suggests that the Southern Ocean uptake may have slowed down by more than 0.3 Pg C yr-1 in recent decades, and long-term trends in the surface ocean pCO2 data show that the temperate and subtropical Atlantic carbon sink has decreased as well. While these changes are consistent with the trend expected from anthropogenic climate change, the available evidence is insufficient to clearly attribute these changes. Nevertheless, they point toward a substantial vulnerability of the ocean carbon sink to future climate change.

Mardi 1er Juin à 11h en salle Coriolis

Remi TAILLEUX (MetOffice, University of Reading, UK)

Titre : Ocean energetics and the driving mechanisms of the AMOC

Résumé :

Research over the past decades has demonstrated that the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) is strongly affected by three main effects: 1) high-latitude cooling; 2) turbulent diapycnal mixing; 3) the southern winds at the latitude of Drake passage. These results have been so far interpreted as suggesting that the AMOC derives its energy primarily from the wind and tides, and that the surface buoyancy forcing merely shapes it. This result is often thought to result from Sandstrom’s “theorem”, which is widely interpreted as forbidding surface buoyancy forcing to be associated with any significant power input. To shed light on these issues, energetics has been proposed as a way to clarifying the relative role and importance of the above effects. In this talk, rigorous energetics considerations rooted in first principles will be used to suggest that contrary to current (mis)conceptions, the surface buoyancy forcing can be a significant source of power input to the oceans, comparable to that due to the wind and tides. The important new twist, however, is that the buoyancy power input itself is strongly dependent on the mechanical forcing in the oceans. The new paradigm proposed in this work is that the oceans should be regarded as a mechanically-controlled heat engine. This is to say that although it is high-latitude cooling that is the source of energy for the AMOC, the latter is strongly controlled by the power input due to the wind and tides. It will be shown how the latter explain the sensitivity of the AMOC to the southern winds and turbulent diapycnal mixing without the need for the latter to be regarded as a source of energy for the AMOC.
MAI 2010

Lundi 31 Mai à 14h en salle Coriolis

Ismaël HERNANDEZ (IFISC, UIB Palma de Mallorca)

Titre : On the capacity and reliability of finite-size Lyapunov exponents (FSLEs) diagnosis in surface marine flows

Résumé :

There is a recent strong activity in the study of mixing, dispersion and transport of oceanic properties from the Lagrangian perspective. An important Lagrangian tool which is becoming widely used in oceanography is that of the Finite-Size Lyapunov Exponents (FSLEs). They are a local measure of particles dispersion which, most importantly, serves to characterize coherent structures in the turbulent oceanic ?ow. In this work we show the FLSE capacity for the identification of Lagrangian structures and their mixing activity at different spatial scales, from coastal to global scales. At the submesoscale, we analyze Palma Bay using data from a ROMS model at 300m of spatial resolution. At the mesoscale we use velocity data from the DieCast model in the Balearic Sea, and for the global distribution we use the world ocean data from JAMSTECH numerical model (Earth Simulator). A seasonal analysis and a comparative study between different regions are performed. Although mathematically appealing, it is rather unclear how robust are FSLE analyses when confronted to real data, that is, data affected by noise and with limited scale sampling. In this study, we analyze the effect of ?nite scale samplings and of diverse types of noise on FSLE diagnostics. Both effects can be accounted to determine which part of the diagnostics is reliable. Most importantly, scale dependence of FSLE reveals the emergence of a cascade-like structure in oceanic ?ows, which can be used to improve diagnostics and to better understand ocean dynamics.

Jeudi 20 Mai à 11h en salle Coriolis

Guy WILLIAMS (LOCEAN)

Titre : Observations of Antarctic Bottom Water production from the Adélie and George V Land coast, East Antarctica

Résumé :

This seminar will focus on the observational physical oceanography along the Adélie and George V Land (AGVL) region of East Antarctica, in particular the formation and export of dense shelf water for Antarctic Bottom Water (AABW) production. The AABW in the Australian-Antarctic Basin has experienced a rapid cooling and freshening in recent decades. As a result there has been renewed efforts over the last ten years to improve our understanding of the processes and mechanisms in the source regions, in particular the Dense Shelf Water (DSW) formation beneath the coastal polynya regime of the AGVL continental shelf. Seasonal ship-based CTD surveys and mooring arrays on the continental shelf, slope and rise describe a dual-system of cold, dense overflows from the Adélie (primary) and Mertz (secondary) Depressions with high and relatively lower salinity DSW export, respectively. The attribution of DSW from the Mertz Depression is new and agrees with satellite estimates of sea ice production that find the polynyas in this area annually have ~60km3 , or 40-50% of total sea ice production. This finding implies that other ‘minor’ polynya regions between 80—140 ºE could be contributing to the overall AABW supply to the Australian-Antarctica Basin. The production of AABW from shelf to abyss involves multiple water masses and processes interacting with strong variability over different timescales. As such it is difficult to determine/attribute climate trends from sparse observations in a dynamic system. Recent changes to the ice front, namely the calving of the Mertz Glacier Tongue and re-positioning of iceberg B9b, are a very pertinent reminder of this, heralding a potential ‘regime-shift’ in the production of AABW from this region.
AVRIL 2010

Jeudi 22 Avril à 11h en salle Coriolis

Beatriz YANNICELLI (CEASA, Chili)

Titre : Coastal oceanographic observations and modeling to support decision making processes: ongoing research, results and challenges from Central Humboldt Current System

Résumé :

The management of coastal resources should include explicitly the spatial dimension both at the scientific advice and regulation design stages. Understanding the spatial relationships between coastal oceanographic processes and benthic populations mean and variability patterns should provide key elements for the task.
I analyzed the latitudinal meso to macro-scale spatial distribution of two valuable benthic resources from very different depths ranges along the Chilean Humboldt Current System, and the relationship with shelf width, coastal topography, and coastal chl-a distribution.
The shallow species, a carnivorous snail from rocky bottoms, presented a spatially stable capture pattern even under different management regimes, reflecting coastal geomorphology. The deeper species, the squat lobster that inhabits low oxygen sediments from the continental shelf between 50-300 m, is mainly found in wide shelf areas to the north of conspicuous upwelling centers. Both species seem to present larger variability (as coefficient of variability) at latitudinal ranges of narrow shelf areas. Coupled individual based-hydrodynamic transport modeling experiments conducted about 37S support the idea that coastal areas with narrower shelves would present larger temporal retention variability. Mean annual chlorophyll-a (detrended) along the coastal band is also explained mainly by coastal geomorphology (shelf width and coastal topography), while it is also related to the benthic resources mesoscale latitudinal distribution. Such patterns should result from the spatio-temporal interaction of regional scale circulation and coastal geomorphology.
About 30S, physical oceanographers are actually analyzing the interaction between regional (coastal trapped waves) and local (wind) forcing on shelf circulation. Analysis of time series station 18 data (Concepcion), suggest an effect of such interaction on primary productivity, chlorophyll standing stock and sedimentation rates at synoptic to annual scales.
Within that frame, I will present the ongoing research and challenges of our research group as well as some specific management implications of our analysis.


Lundi 12 Avril à 11h en salle Coriolis

Sylvain CAPO (Univ. Bordeaux)

Titre : Hydrodynamique et dynamique sédimentaire en milieu côtier ; exemples contrastés d’un estuaire tropical dominé par la marée et d’une plage tempérée dominée par la houle

Résumé :

Les estuaires et zones côtières représentent des environnements privilégiés d’échange entre continent et océans et sont soumis à une pression socio-économique considérable avec près de 70% de la population mondiale vivant dans son voisinage. Ces environnements côtiers présentent une grande variété de morphologies (deltas, estuaires, plages ouvertes etc…) fonction des forçages hydrodynamiques dominants (marée, houle, vents, débits fluviaux…) et de la disponibilité du matériel sédimentaire. Cet équilibre sédimentaire et hydrodynamique est susceptible d’être modifié par les impacts naturels ou anthropiques (hausse du niveau moyen dû au réchauffement global, aménagements divers…) menaçant ainsi l’ensemble des environnements littoraux.
Deux exemples contrastés du milieu littoral Atlantique sont présentés : un estuaire tropical Guinéen dominé par la marée, en Afrique de l’ouest, et une plage tempérée dominée par la houle sur la côte girondine.
En milieu tropical, une végétation spécifique de mangrove s’établit sur le littoral et joue un rôle primordial dans l’écosystème par son action de stabilisateur géomorphologique. Les résultats hydrodynamiques, issus de mesures, décrivent le fonctionnement d’un estuaire tropical mésotidal hypersynchrone spécifique en identifiant une rétention considérable des eaux estuariennes dans la mangrove, atteignant 25% du prisme tidal lors des mortes eaux. La modélisation numérique précise les processus sédimentaires engendrant la forte turbidité littorale et confirme la position et l’extension longitudinale du bouchon vaseux. Cet estuaire, à la morphologie complexe, s’identifie de tous les autres environnements tropicaux étudiés jusqu’ici en soulevant de nombreuses questions quant aux modifications d’écoulement induites par la végétation de mangrove.
Le deuxième exemple, la plage du Truc Vert, a été choisi parmi 4 sites témoins des côtes françaises métropolitaines dans le cadre de l’ANR VULSACO (VULnérability of SAndy COasts face to climatic and anthropic changes). L’analyse morphodynamique se base sur une base de données topographiques de la plage intertidale, levées au GPS cinématique depuis 2003 et sur des données de houle issues du modèle WaveWatch3. Les résultats préliminaires de l’analyse des tendances actuelles de la morphodynamique de cette plage girondine sont présentés en focalisant sur l’anti corrélation entre volume de plage et forçage de la houle à différentes échelles temporelles ; annuelles, saisonnières et mensuelles ainsi que sur l’impact d’évènements extrêmes tels que des tempêtes hivernales.


Vendredi 9 Avril à 11h en salle Coriolis

Maeva DORON (LEGI, Grenoble)

Titre : Assimilation de données de surface de phytoplancton dans les modèles couplés 3D physique-biogéochimique pour optimiser des paramètres-clés du modèle biogéochimique

Résumé :

Les modèles couplés 3D physique-biogéochimique permettent d'estimer différentes quantités comme la concentration en phytoplancton, la production primaire ou les cycles saisonniers de la matière organique, en sus de la circulation océanique. De nombreux progrès ont été réalisés qui permettent de bien représenter des phénomènes comme la floraison printanière. En revanche, il reste des écarts significatifs entre les résultats de la modélisation et les observations de couleur de l'océan (concentration en chlorophylle a). L'hypothèse de travail est que la paramétrisation, nécessaire dans les modèles biogéochimiques, est une source principale d'erreur dans ces modèles couplés 3D. La réponse d'un modèle à l'incertitude sur les paramètres est étudiée au moyen d'expériences d'ensemble (modèle sur l'Atlantique Nord, 1/4° de résolution). Celles-ci révèlent le caractère non-linéaire du modèle biogéochimique, ainsi que les variations spatiales de la réponse. Une méthodologie dérivée du filtre de Kalman est testée, qui permet d'estimer la valeur régionale des paramètres à l'aide des observations de surface de phytoplancton.


Jeudi 8 Avril à 11h en salle Coriolis

Elodie MARTINEZ (LOV, Villefranche/Mer)

Titre : Influence des oscillations climatiques décennales des bassins océaniques sur le phytoplancton

Résumé :

De fortes incertitudes persistent sur les changements récents (quelques décennies) de la biomasse algale de l’océan global, à savoir le phytoplancton, 1er maillon de la chaîne alimentaire et régulateur du CO2 atmosphérique. Ces incertitudes tiennent en particulier à la difficulté de disposer des données nécessaires sur des périodes de temps suffisamment longues. La problématique générale est liée à la détection des changements décennaux du phytoplancton à l’échelle de l’océan mondial, et à la compréhension de l’impact des changements environnementaux (climatiques) sur ce compartiment majeur du cycle du carbone planétaire. Le travail récent d’Antoine et al. (JGR, 2005), qui a reconstruit les jeux de données des satellites CZCS et SeaWiFS afin de les rendre comparables, montre une augmentation moyenne de 20% de la concentration en chlorophylle (Chl) à la surface des océans sur les 20 dernières années. Je présenterai les résultats obtenus sur l’interprétation de ces changements de Chl. En étudiant la covariabilité décennale de la Chl et de la température de surface de la mer (SST) à partir des données satellites, nous avons pu mettre en évidence que les changements décennaux de phytoplancton dans l’océan global sont liés aux oscillations naturelles des propriétés physiques à grande échelle dans les bassins océaniques (telles que l’Oscillation Décennale du Pacifique et l’Oscillation Multidécennale de l’Atlantique). L’utilisation de modèle océanique tel que les réanalyses du modèle SODA (Simple Ocean Data Assimilation) ont permis de mettre en relation la variabilité décennale des eaux intermédiaires de l’océan et de la Chl de surface à l’échelle globale. Nos résultats ne soutiennent pas l’hypothèse selon laquelle les changements de phytoplancton récemment observés entre 1997 et 2005 se prolongeraient de manière monotone en raison du réchauffement des eaux de surface induit par le réchauffement climatique (Berhenfeld et al., 2006).


Vendredi 2 Avril à 11h en salle Jules Verne

Heloïse MULLER (LPO, Brest)

Titre : Étude de la circulation résiduelle Lagrangienne en Mer d’Iroise

Résumé :

La mer d’Iroise, située à l’extrémité occidentale des côtes françaises, est une zone particulière qui possède une structure hydrologique et un hydrodynamisme singuliers. Les forts courants de marée dont elle est le siège participent en été à la création de fronts thermiques séparant les eaux côtières, homogènes sur la verticale et les zones stratifiées du large. Ces zones frontales permettent le développement d'une activité biologique intense. D’autre part, la zone Iroise se distingue par un trafic maritime extrêmement dense; les problématiques environnementales et les conflits d'usage sont au cœur des préoccupations sur la zone. Que ce soit en termes de prévention ou en temps de crise, il est donc essentiel de comprendre la circulation résiduelle Lagrangienne dans la zone. Cette compréhension repose sur l’évaluation des contributions respectives des différents mécanismes physiques que sont la marée, les effets météorologiques (vent et pression atmosphérique) et les gradients de densité à cette circulation résiduelle Lagrangienne. Une analyse spatiale et temporelle des phénomènes observés est également incontournable. La cartographie de la circulation résiduelle Lagrangienne de la zone a été étudiée selon trois angles d'approche complémentaires. Les deux premières consistent à calculer les courants résiduels Lagrangiens sur un nombre fini de cycles de l’onde de marée M2 grâce à l’utilisation d’une méthode numérique de suivi de particules advectées dans des champs de courant de surface mesurés par radar HF de 2005 à 2007 ou simulés avec un modèle régional d’hydrodynamique côtière. La troisième approche est une analyse fine des trajectoires suivies par des bouées dérivantes lâchées dans la zone durant les étés 2005 et 2007. Afin d'obtenir des résultats pertinents, une modélisation haute résolution de la mer d’Iroise a été mise en place, suivie par le développement d’une méthodologie de calcul des courants résiduels Lagrangiens de la zone à partir de n’importe quels champs de courant instantanés grillés et enfin par la description de la circulation résiduelle Lagrangienne de la zone basée sur l’identification de scénarios types. Ce travail a également permis de mettre en évidence l’intérêt de disposer de forçages atmosphériques haute résolution pour réaliser une modélisation océanique réaliste de la zone. Le protocole de calcul des courants résiduels Lagrangiens de la zone à partir des sorties de modèle et des mesures radar HF est détaillé. L'utilisation de données permet de conforter les résultats issus de modélisations, en particulier en ce qui concerne l'étude des contributions relatives des différents processus. Ces résultats mettent en évidence l’influence prépondérante du vent sur l'ensemble la zone. En été, lorsque le front est établi, seule son influence se fait sentir au large. A proximité de la côte, il entre en compétition avec la marée mais reste prépondérant en mortes-eaux. Sous des conditions de vent faible, la signature des courants de densité est visible dans la circulation résiduelle Lagrangienne. Cette étude, complétée par l'identification des scénarios issus de modélisations a montré la capacité des modèles à reproduire correctement l'influence du vent et de la marée sur la circulation résiduelle Lagrangienne, l'influence des courants de densité ayant étant plus délicate à modéliser. Ce travail a montré les contraintes liées à la prévision opérationnelle de la circulation résiduelle Lagrangienne et si des travaux complémentaires sont nécessaires, il en a démontré les écueils ainsi que la faisabilité.
MARS 2010

Mercredi 24 Mars à 11h en salle Coriolis

Anouk DE BRAUWERE, Benjamin DE BRYE, Olivier GOURGUE (Univ Catholique de Louvain, Belgique)

Titre : SLIM: A finite-element, unstructured-mesh model for simulating the fate of anthropogenic contaminants in the land-sea continuum. Case study: the Scheldt tidal continuum

Résumé :

Modeling rivers, estuaries, coastal areas and adjacent seas is a challenging task due to the various physical length and time scales that need to be taken into account. The model should be able to deal with large scale circulation of the open sea but also the small scale features that are typical of shallow areas, estuaries and straits. This gives rise to multi-scale modeling where a wide spectrum of physical length and time scales can be captured simultaneously.
Most hydrodynamical models rely on structured computational grids, which, despite their popularity, are not well suited for such multi-scale problems. In recent years, unstructured-mesh models have gained attention due to their flexibility in representing complex topography and variable spatial resolution.
The Second generation Louvain-la-Neuve Ice-ocean Model (SLIM, www.climate.be/slim) is an unstructured-mesh hydrodynamical model that is being developed at the Université catholique de Louvain (Louvain-la-Neuve, Belgium). SLIM solves the shallow water equations by means of the discontinuous Galerkin finite element method. It features a 1D river model, 2D depth averaged model and a full 3D model. Currently the 1D and 2D models can be coupled to simulate the entire river network - estuary - coastal sea continuum in a single model with a variable spatial resolution.
SLIM is also coupled with a generic reactive tracer module that is used to simulate the fate of environmental contaminants and various water quality indicators. So far we have been investigating salinity, residence time (and other timescales for water renewal) and fecal bacteria, while the modeling of sediments and heavy metals is in progress.
After a general presentation of SLIM and its main applications (Great Barrier Reef, Mahakam and Scheldt land-sea continua), we will further focus on its application to the Scheldt (located in Belgium and The Netherlands). The Scheldt application is carried out within the framework of the Belgian Interuniversity Attraction Pole TIMOTHY (www.climate.be/timothy).


Jeudi 18 Mars à 11h en salle Pyrénées

Anne-Elise NIEBLAS (CSIRO/UTAS, Australie)

Titre : Implications of climate change for physics, phytoplankton and fish in a historically low-wind upwelling ecosystem

Résumé :

Upwelling regions comprise just 1% of the global ocean by area, but account for 20% of global productivity. However, some of these productive ecosystems are under threat due to their vulnerability to climate change. Understanding and assessing the impacts of climate change on primary and fisheries productivity in upwelling ecosystems will be vital for informing adaptive management procedures aimed at sustaining ecosystem health and fisheries viability. Wind-driven upwelling systems operate under the “optimal environment window” for which wind speed is strong enough to promote vertical mixing of nutrients to enhance productivity, but not so strong as to lead to deleterious turbulent mixing or more pronounced advection that may reduce productivity. In this study, I examine an upwelling system in southeastern Australia that operates at low-wind velocities, and hence suboptimal productivity. Using environmental data that is spatially-comparable to the resolution of climate models, I develop biophysical statistical models to describe the relationship between physical environmental drivers and ecosystem productivity for historical conditions. These statistical models are developed to assess the impacts of environmental drivers on primary productivity and marine species with differing r- and K-selected life history traits. I then use climate models to make projections of the likely impacts of climate change on ecosystem productivity in a regional low-wind upwelling system for a range of likely CO2 emission scenarios. I find that monthly alongshore winds are expected to alter by 5-90% by 2100, with the principal change as increased spring and summer upwelling-favourable wind stress. I assess how this affects the upwelling ecosystem in regards to the optimal environmental window and investigate the likely impacts on primary productivity and the abundance of contrasting commercial marine species as a result.

Jeudi 11 Mars à 11h en salle Coriolis

Marie-Hélène RIO (CLS)

Titre : A New global Mean Dynamic Topography computed from the combination of GRACE data, altimetry and in-situ measurements

Résumé :

Accurate knowledge of the ocean Mean Dynamic Topography at all spatial scales is mandatory for the full exploitation of altimetric data including their assimilation into operational ocean forecasting systems. In preparation for future GOCE data, whose resolution will allow to estimate the ocean MDT with centimetric accuracy at 100km scales, a new global ¼° resolution MDT has been computed with improved data and methodology compared to the previous RIO05 MDT field: First, a large scale Mean Dynamic Topography was obtained from the CLS01 altimetric Mean Sea Surface and the latest geoid model computed at GRGS from 4 1/2 years of GRACE data. Then, altimetric sea level anomalies and in-situ measurements have been combined to compute synthetic estimates of the MDT and the corresponding mean currents. While the RIO05 MDT was based on 9 years of in-situ data (dynamic heights and drifting buoy velocities), the new field benefits from an enlarged dataset of in-situ measurements covering 15 years from 1993 to 2008 and including the latest ARGO reanalysis from the Coriolis center. Moreover the processing of the in-situ data has been improved: A new Ekman model was computed to extract the geostrophic velocity component from the drifting buoy measurements. The handling of hydrologic measurements has also been improved so as to allow for the inclusion of T, S profiles referenced to different pressure levels in the computation of the synthetic heights, resulting in a better sampling of the ocean, mainly in coastal areas. The new global MDT is validated against independent in-situ observations, as well as compared to the previous field RIO05 and other existing global estimates of the ocean MDT. Improved agreement to observations is obtained using the new field. In particular, the maximum mean velocity intensity in the western boundary currents is increased by up to 100%.

Vendredi 5 Mars à 11h en salle Pyrénées

Jérôme BOUFFARD (IMEDEA, Baleares)

Titre : Coastal and mesoscale dynamics characterization combining glider and altimetry: case study over the Western Mediterranean Sea

Résumé :

Satellite altimetry allows a direct computation of geostrophic velocity anomalies. However, conventional altimetry measurements remain largely spurious in coastal zone, due to several factors such as inaccurate geophysical corrections (e.g. atmospheric and tidal signals) as well as environmental issues (land contamination in the altimetric and radiometric footprints). At the present time and in the attempt of future relevant technologies (cf. SWOT), experimental coastal altimeter products are under development (XTRACK, PISTACH, COASTALT…). The main efforts consist in the application of coastal-oriented corrections and the review of the data recovery strategies near the coast. The new coastal altimetric products need to be assessed with independent data before to be used in synergy with other measurements and fully exploited for scientific applications. This is the frame of this study as part of an intensive observational program conducted in the Western Mediterranean Sea. We present here the main outcomes resulting from the combination of coastal altimetry and gliders. Gliders - autonomous underwater vehicles - allow to provide precise and high resolution data complementary to altimetry (temperature, salinity, pressure, velocity…) both at surface and over the whole water column. Since July 2007, several glider missions have been performed along Jason-1, Jason-2 and ENVISAT altimeters. The altimetric sea level anomalies have been processed from both standard and coastal-oriented strategies. Furthermore, new methodologies have also been developed in order to combine surface glider geostrophic velocities (derived from CTD measurements) with integrated currents estimated by the glider (derived from GPS locations every 6 hours). These approaches prove to be very efficient to improve the budget errors and homogenize the physical contents of altimetry and glider data. Further, the combined analysis of the two datasets provides interesting insights of the oceanic circulation characteristics at the regional scales. In summary, these studies highlight the relevance of multi-sensor approaches and the need of oceanic topography measurements at several spatial/temporal sampling requirements in view of the coastal and mesoscale dynamics characterizations.


Mardi 2 Mars à 11h en salle Coriolis

Marine HERRMANN (CNRM)

Titre : Observation et modélisation de la convection océanique profonde en Méditerranée : processus physiques, variabilité et écosystèmes

Résumé :

A l'origine de la formation des eaux intermédiaires et profondes de la circulation océanique, la convection océanique a lieu dans quelques régions du globe, dont la Méditerranée nord-occidentale. La convection y est responsable de la formation de l'Eau Méditerranéenne Occidentale Profonde, une des principales masses d'eau de la circulation méditerranéenne, et joue un rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes planctoniques et le cycle du carbone. En raison de sa relative facilité d'accès, cette région constitue de plus une zone d'étude idéale de la convection, de son fonctionnement, de sa variabilité et de son influence. L'étude de la convection repose sur l'utilisation conjointe des observations et de la modélisation. Je présenterai ici les résultats obtenus récemment dans ce domaine. Premièrement, le travail mené sur l'influence de la configuration du modèle océanique sur la représentation de la convection, qui a notamment permis de quantifier le rôle des structures de méso-échelle. L'intercomparaison de simulations numériques et d'observations satellitales altimétriques a ensuite permis de mettre au point une méthode de suivi de la variabilité de la convection profonde. Les observations montrent que la convection a été exceptionnellement intense pendant l'hiver 2004-05, et les facteurs responsable de cette intensité ont été identifiées grâce à la modélisation. Enfin, la modélisation couplée physique-biogéochimie met en évidence la contribution de ce processus physique au fonctionnement, à la variabilité et à l'évolution de l'écosystème planctonique pélagique.
FEVRIER 2010

Jeudi 18 Février à 11h en salle Pyrénées

Alex COSTA DA SILVA (UFPE, Brésil)

Titre : Études dans l'Atlantique ouest équatorial et dans la zone côtière du N-NE du Brésil

Résumé :

Ce séminaire a pour objectif de présenter les projets développés dans l’Atlantique Ouest Équatorial et dans la Zone Côtière du N-NE du Brésil. En premier lieu sera présenté le projet REVIZEE. Ce projet a pour objectif de relever divers paramètres physiques collectés dans les eaux de la région de la Plateforme Amazonienne et de la région océanique adjacente. Durant le programme REVIZEE dans la région Nord du Brésil, des données de CTD ont été collectées dans la zone allant de 41ºW à 51ºW en longitude et de 4ºS à 7ºN en latitude, pendant 4 périodes saisonnières de l’année (mars-avril 1995, octobre-novembre 1997, avril-mai 1999 et juin-septembre 2001). Nous parlerons ensuite des travaux côtiers développés dans le NE du Brésil. Tout d’abord concernant l’estuaire du fleuve Jaguaribe situé dans une zone semi-aride du Nordeste (NE) brésilien, où les ressources hydriques sont extrêmement rares. La distribution pluviométrique dans cette région est fortement liée au positionnement en latitude de la Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT) au dessus de l’Atlantique. Ensuite, la présentation abordera le cas de la région métropolitaine du Ceará, avec le projet d’identification des principales sources de pollution terrestre le long de la côte marine de la région métropolitaine de Fortaleza. Le principal objectif de ce projet est d’étudier la corrélation du niveau de pollution à la variation saisonnière des précipitations et à la dynamique des courants côtiers. Pour finir, nous parlerons des projets actuels et futurs en développement dans le NE du Brésil, en particulier avec l’Université Fédérale du Pernambuco (UFPE): Projet MC-ONDAS, Projet PIRATA, Projet BIO-NE, projet TransAt, Projet AMANDES.

Mercredi 17 Février à 11h en salle Coriolis

Gaël DURAND (LGGE, Grenoble)

Titre : Dynamique des glaciers cotiers en Antarctique

Résumé :

Depuis un peu plus d'une décennie, une nette accélération des glaciers vémissaires a été observée, conduisant à un bilan de masse négatif des calottes polaires. L'Antarctique de l'ouest semble être un cas un peu particulier puisque le socle rocheux sur lequel la glace repose se trouve sous le niveau des mers (on parle alors de calotte marine). Dans ce cas, la calotte pourrait s'avérer instable et à terme se démanteler conduisant à une hausse importante du niveau des mers. Dans un cadre général, j'aborderai tout d'abord les points suivants : - Pourquoi la dynamique des calottes marines est difficile à modéliser, et quelles sont les récentes avancées sur ce sujet, notamment en terme de modélisation locale et sans approximation des équations de Stokes. - Qu'en est-il de l'hypothèse d'instabilité des calottes marines suspectée depuis les années soixante-dix ? - L'Antarctique de l'ouest est-il un cas si particulier ? Je préciserai ensuite les apports de la modélisation locale en tachant de préciser les points suivants : - Un renforcement de la fonte des ice-shelves est suspecté comme moteur des pertes de glaces observées. S'il existe bien un lien, il est indirect et peut conduire à des comportements non triviaux (i.e., un épaississement de la calotte à la suite d'une augmentation de la fonte moyenne). - Quel est l'impact de la connaissance du socle rocheux sur la dynamique de la glace, en d'autres termes, où doit-on connaître le socle et avec quelle précision ? Je terminerai par un point plus prospectif sur les signatures de surface obtenues à partir du modèle local (courbures, taux de diminution de l'altitude) et des éventuelles correspondances avec les données.
JANVIER 2010

Vendredi 29 janvier à 11h en salle Coriolis

Pierre DUTRIEUX (Cambridge)

Titre : Tropical western Pacific currents and the origin of intraseasonal variability below the thermocline

Résumé :

The tropical western Pacific has been the subject of increasing attention during the past two decades. Tropical western Pacific currents influence the heat budget of the warm pool, and thereby play a role in the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) phenomenon. They also provide waters for the Indonesian Throughflow, a component of the global thermohaline circulation. Despite these motivations, direct current observations have been limited to a few quasi-synoptic shipboard acoustic Doppler current profiler (SADCP) surveys and moorings concentrated in localized areas along the western boundary. These snapshots and point measurements do not provide a reliable, comprehensive description and quantification of the mean flows and their seasonal variability, let alone their year-to-year fluctuations. The numerical simulations of this domain are therefore poorly constrained. Our state of knowledge is especially reduced below 300 m, which until recently was the typical depth range of most SADCPs. The few observations we have indicate the presence of intense intraseasonal variability at intermediate depth in the western Pacific in general, and along the western boundary in particular. But these observations are inadequate to explore the dynamics of the variability. The present work uses a combination of direct current observations and high resolution state of the art ocean simulations to provide a detailed description of the currents and to identify the sources of intraseasonal variability at the western boundary.

Jeudi 28 janvier à 11h en salle Coriolis

Benoît Thibodeau (GEOTOP/UQAM, Montreal)

Titre : Qui étouffe l'estuaire maritime du Saint-Laurent ?

Résumé :

Une étude récente a mis en évidence une zone hypoxique dans les eaux de fond de l’estuaire maritime du Saint-Laurent et recouvrant une surface d’environ 1300 km2. À l’aide de données instrumentales, il a été démontré que les concentrations d’oxygène dissous (OD) ont diminué de 50% en l’espace de 70 ans, passant d’environ 40% de saturation en 1930 à moins de 20% lors des deux dernières décennies. La zone d’hypoxie est restreinte à l’estuaire maritime dû à la forte productivité locale, mais aussi dû à la stratification des masses d’eau. En effet, l’estuaire maritime est caractérisé par une circulation de type estuarienne, c'est-à-dire par une couche d’eau douce en surface provenant du ruissellement du bassin versant et une couche d’eau salée en profondeur, provenant de l’océan Atlantique. Dû à leur densité très contrastée, très peu d’échanges s’effectuent entre les deux masses d’eau. La différence d’OD observé entre l’estuaire maritime et le détroit de Cabot est donc principalement le résultat de l’effet cumulatif de la consommation d’OD par la respiration de la matière organique (MO). Le déclin des concentrations en oxygène dissous observé depuis les 70 dernières années peut donc être relié à plusieurs phénomènes : a) des changements océanographiques menant à une diminution de la concentration initiale d’OD dans la masse d’eau pénétrant le Saint-Laurent par le détroit de Cabot et b) une augmentation de la demande totale en OD par la dégradation de la MO possiblement reliée à une eutrophisation. Ma contribution consiste à tenter de répondre à la question titre, c'est-à-dire d’identifier les mécanismes en cause dans l’appauvrissement en OD. Je présenterai une étude du cycle de l’azote à l’échelle du système Saint-Laurent, ainsi que des travaux en cours sur les variations de température de la masse d’eau profonde du Saint-Laurent.

Lundi 25 janvier à 11h en salle Pyrénées

William KESSLER (NOAA/PMEL)

Titre : Near-surface shear flow in the tropical Pacific cold tongue front (Meghan Cronin and William Kessler)

Résumé :

Near-surface shear in the Pacific cold tongue front at 2N, 140W was measured using a set of five moored current meters between 5m and 25m for nine months during 2004–05. Mean near-surface currents were strongly westward (the SEC) but only weakly northward, despite previous estimates of a strong near-surface Ekman drift. An Ekman-ilke spiral was observed, but rotated almost 90 degrees clockwise from expectations. These observations are consistent with the inability of cold upwelled equatorial water to cross the sharp front (there is no mechanism to warm it up in a short distance). We propose a secondary circulation with cold downwelling on the south side of the front, and corresponding warm upwelling on the north side. A "frontal Ekman" model is developed, in which the westward thermal wind shear due to the front contributes to balancing the surface shear boundary condition, reducing and rotating the ageostrophic Ekman flow. Analysis of a composite tropical instability wave confirms that ageostrophic shear is minimized when winds blow along the front, and strengthens when winds blow oblique to the front. A diurnal jet was observed that was on average 12 cm s-1 stronger at 5m than at 25m, even though daytime stratification was weak. The resulting Richardson number indicates that turbulent viscosity is larger at night than daytime and decreases with depth. A ‘‘generalized Ekman’’ model is also developed that assumes that viscosity becomes zero below a defined frictional layer. The generalized model reproduces many of the features of the observed mean shear and is valid both in frontal regions and at the equator.

Jeudi 21 janvier à 11h en salle Jules Verne

Jules Vernes : Damien CARDINAL (Musée Royal de l'Afrique Centrale - Tervuren, Belgique)

Titre : Approches isotopiques du cycle du silicium le long du continuum continent – océan

Résumé :

Le silicium (Si) est l’élément non volatil le plus abondant de la croûte terrestre supérieure. Il est impliqué dans de nombreux processus clefs se situant aux interfaces de la géosphère, de la biosphère et de l’hydrosphère en lien avec le climat (via l’altération, le prélèvement par les plantes et les diatomées…). Du fait de son ubiquité, déterminer les sources et les routes du silicium le long de son transfert des roches à l’océan est une tâche difficile qui a le plus souvent été ignorée ou réalisée via l’utilisation de traceurs indirects (par ex. éléments majeurs et en traces). Le cycle biogéochimique de Si est particulièrement mal connu en milieu continental : l’importance des plantes et des phytolithes n’a par exemple été mise en évidence qu’à la fin des années 90 sur des sites d’études bien contraints. Ainsi la quantification au niveau global des apports continentaux de Si à l’océan reste très approximative : les apports fluviaux dissous représenteraient 85% de l’apport de Si à l’océan. Toutefois, il semble que les apports sous forme de silice particulaire biogène, les processus diagénétiques à l’interface eau - sédiments sur les marges ainsi que l’altération de la croûte continentale sous-marine aient été largement sous-estimés, ce qui implique aussi de revoir le cycle marin de Si. De plus, les diatomées représentent le groupe phytoplanctonique à la base de la plupart des écosystèmes côtiers et estuariens sains. Des études récentes montrent que les pressions anthropiques perturbent fortement ce cycle en modifiant les apports de Si à l’océan : soit en les augmentant (déforestation) ou, au contraire, en les diminuant (construction de barrages). Les rejets anthropiques liés à l’urbanisation ou aux pratiques agricoles diminuent les rapports de nutriments Si:N et Si:P ce qui modifie les réseaux trophiques des écosystèmes aquatiques (eutrophisation). L’utilisation de l’outil isotopique de Si, d30Si, a, en parallèle connu une explosion depuis les années 2000 du fait d’avancées analytiques majeures. Celles-ci permettent maintenant des précisions suffisantes pour mesurer des variations de compositions isotopiques affectées par divers processus biogéochimiques - tant en milieu marin que continental- tels que le prélèvement par les plantes, les diatomées, l’adsorption, la dissolution, l’altération ou la reconstitution des paléoenvironnements. Je présenterai ici des exemples d’application de cet outil au traçage de sources, de processus et de quantification des flux de silicium le long du continuum surfaces continentales – océan. Les perspectives en milieu tropical telles que le couplage avec d’autres outils (Ge:Si et dilution isotopique), les impacts anthropiques ou l’étude des interfaces avec l’océan seront plus particulièrement discutées.

Jeudi 14 janvier à 11h en salle Coriolis

Mélanie BECKER (LEGOS)

Titre : Apport des observations spatiales à l’étude du cycle continental de l’eau

Résumé :

L’eau, ressource essentielle pour l’être humain, son activité et son environnement, est une ressource naturelle limitée. Cependant la demande augmente : la population mondiale a été multipliée par trois en un siècle et la consommation d'eau par six. Là où les bassins hydrographiques traversent des frontières, les éléments sont rassemblés pour engendrer des conflits et au regard des changements climatiques actuels (et à venir), les aléas naturels liés à l’eau se multiplient. Les informations sur les ressources en eaux sont parfois vues comme des enjeux de sécurité nationale, ou encore des données commercialisables et donc difficilement transférables, notamment en temps réel. Aujourd’hui, il existe une forte demande d’information sur les ressources en eaux continentales (stocks d’eau et qualité) tant au niveau global que régional alors que la disponibilité des données hydrologiques in situ tend à se réduire. Cependant, depuis quelques années, les techniques spatiales de télédétection sont utilisées pour l’étude des variations des niveaux et volumes d’eau dans les grands bassins fluviaux à des échelles de temps allant de quelques mois à plusieurs décennies. L’altimétrie spatiale permet, par exemple, la mesure des niveaux d’eau des fleuves, des lacs et des plaines inondées. Ou encore, la nouvelle mission de gravimétrie spatiale GRACE fournit les variations spatio-temporelles des stocks d’eaux continentales. Ces données trouvent tout leur intérêt dans des zones où les systèmes de collecte de mesures in situ rencontrent des problèmes de maintenance ou de mise à disposition et constituent donc un outil indispensable. Cette présentation vise, dans un premier temps, à offrir une introduction aux données de gravimétrie issue de la mission spatiale GRACE. Dans un second temps, des applications seront présentées afin de mettre en évidence l’intérêt d’utiliser de manière combinée des données spatiales, gravimétrie et altimétrie, et des modèles hydrologiques pour étudier, dans l’espace et dans le temps, la variabilité hydrologique d’une région, en l’occurrence la région des grands lacs de l’Est africain, des bassins du nord de l’Inde et du bassin Amazonien. Dans une dernière partie, la combinaison des données de gravimétrie spatiale GRACE et d'altimétrie spatiale sera utilisée pour caractériser l’effet sur le niveau de la mer de la variation des stocks d'eau dans les réservoirs continentaux.

Jeudi 7 janvier à 11h en salle Coriolis

Katernina GOUBANOVA (IMARPE, Lima)

Titre : Forçage atmosphérique dans la région d’upwelling Chile-Pérou: variabilité et impact du changement climatique.

Résumé :

La région océanique du Pacifique Sud-Est accueille l’écosystème le plus productif de l’océan mondial. C’est aussi l’une des régions de l’océan la moins échantillonnée du monde. Comprendre comme l’upwelling est contrôlé par le forçage atmosphérique est donc une question centrale tant du point des implications socio-économiques que du points de vue de la compréhension des mécanismes de téléconnexions entre le Pacifique tropical et les latitudes moyennes du Pacifique Sud. Nous présentons ici des travaux visant d’une part à diagnostiquer l’impact du réchauffement climatique sur l’upwelling du Pérou-Chili et d’autre part à documenter les mécanismes de téléconnexions entre ENSO et la circulation atmosphériques dans le Pacifique Sud-Est. Une méthode de dowscalling statistique est proposée afin de raffiner la résolution spatiale des sorties des modèles de circulation générale (réanalyses et modèles du GIEC). Cette méthode est appliquée à 12 modèles du GIEC pour le scénario du climat actuel 20C3M (1981-2000) et scénario futur A2 (2081-2100). La solution de l’ensemble des modèles indique une augmentation moyenne des vents favorable à l’upwelling pour la région du Chili central, alors que pour le région du Pérou, le cycle saisonnier moyen est légèrement amplifiée sans impact sur la moyenne annuelle. Ces résultats sont discutés à la lumière de résultats récents sur l’impact du changement climatique sur la circulation tropicale.

 

NOTA: Ces informations sont susceptibles de changer. Merci de citer les sources et les auteurs.

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