Dans ce chapitre d’introduction, nous avons passé en revue les différents enjeux que re-présentent l’étude de l’océan de manière générale, et de la mer Méditerranée en particulier. Dans le contexte actuel de réchauffement climatique et d’aménagement intense du terri-toire, l’impact anthropique sur le milieu marin est indiscutable mais encore mal compris. Cet environnement marin sous pression est aujourd’hui au cœur de nombreux enjeux so-ciétaux (piégeage de carbone par les océans, dispersion des polluants, exploitation de res-sources minière et halieutiques, etc) et écologiques (perturbation des écosystèmes,
acidifi-cation des océans, etc). Il est donc crucial de mieux comprendre et surveiller l’évolution des océans afin d’anticiper certains de ces changements et pouvoir éventuellement les minimi-ser en prenant des décisions adaptées. Le bassin occidental de la Méditerranée concentre de nombreux phénomènes physiques d’une grande importance pour le fonctionnement des océans à l’échelle globale. On s’intéressera notamment dans cette thèse aux processus liés au renouvellement des eaux profondes par convection profonde en mer ouverte dans la région du Golfe du Lion en Méditerranée Nord-occidentale. En dehors de cette région, ce phénomène a lieu uniquement en hiver au large dans des régions polaires au climat extrême et très difficile d’accès. Ce processus est d’une importance cruciale pour la ventila-tion de l’océan profond, mais aussi pour le développement du phytoplancton, qui constitue la base de la chaîne trophique marine, ou encore pour le cycle du carbone.
Nous avons ensuite introduit les différentes techniques d’observation in situ de l’océan. En particulier, le grand nombre de données et la diversité des paramètres enregistrés par les plateformes autonomes ces dernière années constituent une réelle avancée dans l’obser-vation de l’océan et un réel défi. Grâce à ces nouvelles plateformes, en particulier grâce aux données de planeurs sous-marins (gliders), on a désormais accès à de nombreux processus clés qui échappaient aux techniques classiques d’observation par les navires océanogra-phiques. Elles nous permettent ainsi d’avoir une description plus fine des processus phy-siques de l’océan et de leurs impacts sur les cycles biogéochimiques. Les données récoltées par les gliders et les flotteurs profileurs Argo en Méditerranée Nord-occidentale sont parti-culièrement bien intégrées dans un réseau d’observation à long terme (projet MOOSE) im-pliquant l’organisation de nombreuses campagnes océanographiques et la maintenance de lignes de mouillage hauturières, sans lesquelles les données collectées par les plateformes autonomes perdraient grandement de leur richesse.
Dans cette thèse, il s’agira donc de mieux caractériser et comprendre le milieu océa-nique du bassin nord-occidental et en particulier sur des échelles (méso- et sousméso-) peu explorées jusqu’alors, où se forment les Eaux Profondes de la Méditerranée Occiden-tale, ainsi que les implications biogéochimiques de ce phénomène. Pour cela, nous arti-culons notre propos autour de trois parties principales correspondant chacune aux trois grandes phases du processus de convection profonde.
La partieA, intitulée "Circulation générale et préconditionnement multi-échelle de le Méditerranée Nord-occidentale", traite de la phase de préconditionnement :
— le chapitreA1s’attache à la description de l’hydrologie à grande échelle de la Médi-terranée Nord-occidentale sur la période récente d’observation intense (2007-2015). Les caractéristiques des masses d’eau et la stratification de la colonne d’eau consti-tuent en effet un premier préconditionnement dit "hydrographique" à la convection profonde à l’échelle du bassin.
— ensuite, nous consacrons le chapitreA2à la description de la circulation générale, notamment celle du Courant Nord, et son impact sur les échanges de chaleur entre la zone côtière et le large. On décrit cette fois le préconditionnement dynamique du bassin.
— enfin, le chapitre A3 s’intéresse à la propagation d’Eaux Levantines Intermé-diaires très chaudes et salées par des structures tourbillonnaires à travers la Méditer-ranée Nord-occidentale. L’influence de ces structures sur le phénomène de convec-tion profonde constitue en soit également un précondiconvec-tionnement local à petite échelle. On présentera ce chapitre sous la forme d’un bref résumé de l’article pu-blié en 2015 [Bosse et al., 2015], dont le manuscrit complet se trouve en annexe. La partieB, intitulée "Renouvellement des Eaux Profondes de la Méditerranée Occiden-tale : effet intégral et dynamique verticale à sous-mésoéchelle de la convection profonde", sera ensuite consacrée à la phase de mélange de la convection profonde :
— dans le chapitreB1, on commence par décrire la convection d’un point de vue inté-gral en revenant notamment sur la variabilité interannuelle du renouvellement des eaux profondes de 2007 à 2015, puis en étudiant en détail le cycle saisonnier 2012-2013 durant lequel un nombre sans précédent d’observations in situ a été collecté. — le chapitreB2sera ensuite consacré à la description des plus petites échelles
co-hérentes de la convection profonde océanique associées aux plumes convectives. Nous montrons également des impacts de ces fortes vitesses verticales et de la cir-culation tourbillonnaire sur la re-suspension sédimentaire dans la région du Golfe du Lion.
— enfin, le chapitreB3s’intéresse à la dynamique agéostrophique des fronts bordant la zone de mélange. La démarche adoptée dans ce chapitre s’appuie sur des obser-vations gliders, ainsi que que sur des sorties du modèle SYMPHONIE.
En toute logique, la partieCsera consacrée à la phase de restratification. Intitulée "Pro-cessus tourbillonnaires de la phase post-convective", cette dernière partie s’articule autour de deux chapitres :
— le chapitreC1 traite de la dispersion des eaux profondes par des structures tour-billonnaires lors de 4 épisodes de convection profonde de la période récente (2010-2013). Le contenu de ce chapitre fait l’objet d’un article en préparation
[Bosse et al., 2016], dont le manuscrit est joint en annexe. Le rôle des cyclones
pro-fonds est, entre autre, mis en évidence. En complément de cet article, nous discu-tons de leur formation via une étude étude théorique et présendiscu-tons les sorties du modèle SYMPHONIE qui simulent ces tourbillons dans un cadre réaliste.
— enfin, le chapitreC2 est centré sur la description précise d’un tourbillon de sub-surface formé en hiver par mélange vertical et échantillonné intensivement par un glider en juin 2013. Nous abordons l’influence de cette structure sur la biogéochi-mie grâce à des mesures complémentaires qui ont été réalisées lors de la campagne océanographique MOOSE-GE 2013 à la même période.