La SIZ : un modulateur clef du syst`eme climatique

Dans cette th`ese, en r´eponse au SAM, la diminution de glace de mer dans la zone marginale

de glace de mer pendant le printemps austral est un facteur d´eclenchant de la salinisation

simul´ee dans une grande partie de l’oc´ean austral et en particulier dans les r´egions de

formation et de renouvellement des eaux interm´ediaires Antarctique et des eaux modales

subantarctique.

7.2.1 L’importance du rˆole jou´e par la glace de mer

Le but de cette ´etude a ´et´e de mettre en perspective la r´eponse de certaines masses d’eau

`

a la tendance positive du SAM. Les tendances climatiques dans les produits de for¸cage

´etant biais´ees, nous avons pris le parti de les repr´esenter en modulant notre for¸cage par

les anomalies des variables atmosph´eriques en r´eponse au SAM dans l’hypoth`ese d’une

covariation lin´eaire de celles-ci avec l’indice SAM.

La salinisation de la couche de m´elange sur la quasi totalit´e de l’oc´ean austral en r´eponse

au SAM est le r´esultat important de cette th`ese. La r´eponse en temp´erature est plus

h´et´erog`ene avec des r´egions de refroidissement et des r´egions de r´echauffement de la couche

de m´elange oc´eanique. La r´eponse de la salinit´e de surface contribue substantiellement `a la

d´estabilisation de la couche de m´elange hivernale dans ces r´egions et `a l’approfondissement

de cette couche dans la r´egion de l’ACC et en particulier dans les zones d’affleurement des

AAIW et SAMW. L’approfondissement de la couche de m´elange semble contrˆoler

substan-tiellement la r´eponse de la temp´erature de la couche de m´elange dans une grande partie de

l’oc´ean austral. In fine, la r´eponse en densit´e de la couche de m´elange est principalement

pilot´ee par la contribution haline et particuli`erement dans les r´egions d’affleurement des

masses d’eau `a l’exception de la r´egion de l’anticyclone de Zapiola.

La r´eponse de la couche de m´elange au SAM met en jeu de nombreux processus.

L’impor-tance relative de ces processus est d’une part conditionn´ee par la structure des

perturba-tions atmosph´eriques (vent, temp´erature de surface de l’air, humidit´e de l’air, pr´ecipitaperturba-tions)

et d’autre part par le lieu o`u l’observation est faite. La composante du vent au for¸cage

SAM explique dans une large mesure la redistribution de l’eau douce dans la couche de

m´elange `a l’´echelle de l’oc´ean entier.

ver-7.2. LA SIZ : UN MODULATEUR CLEF DU SYST `EME CLIMATIQUE 181

tical induit de lacomposante du vent au for¸cage SAM. L’anomalie de salinit´e qu’il entraˆıne

participe ´egalement au maintien de cet approfondissement. Plusieurs processus agissent

pour maintenir la salinisation observ´ee dans la couche de m´elange. Au nord du domaine,

Le transport d’Ekman orient´e vers le sud am`ene des eaux plus sal´ees en provenance des

gyres subtropicaux. Au centre du domaine, dans la r´egion de l’ACC, la comp´etition entre

les flux air-mer d’eau douce et l’advection lat´erale module en grande partie la salinisation

observ´ee. Dans cette r´egion, le transport lat´eral domine les flux air-mer d’eau douce au

niveau et en aval des monts sous-marin (plateau de Campbell, plateau des Kerguelen,

dorsale oc´eaniques) `a l’exception du plateau des Malouines ; dans les zones plus profondes

ce sont les flux air-mer d’eau douce qui dominent le signal de salinisation observ´ee. Au

niveau de la zone marginale de la couverture de glace hivernale, le transport d’Ekman

dirig´e vers le nord contrˆole l’´etalement m´eridien de l’anomalie positive de sel. Celle-ci

pro-vient en grande partie de la r´egion marginale de glace de mer printani`ere en particulier

dans le secteur de la mer de Bellingshausen et dans le secteur Atlantique de la mer de

Weddell `a la mer d’Haakon. Dans ces r´egions, en r´eponse `a l’ensemble descomposantes du

for¸cage SAM, la quantit´e de glace de mer est diminu´ee drastiquement pendant la p´eriode

de fonte de la glace de mer induisant une diminution importante de la quantit´e d’eau

douce disponible pour adoucir la r´egion sud de l’ACC et plus particuli`erement les zones

d’affleurement des AAIW et SAMW dans le Pacifique-est et Atlantique. L’augmentation

du stock d’eau douce disponible dans le secteur d’Amundsen pendant la fonte printani`ere

n’est pas suffisant pour compenser la salinisation observ´ee dans la r´egion.

La r´eponse de la glace de mer n’explique pas totalement les tendances observ´ees ces

derni`eres d´ecennies. Au contraire, lacomposante de vent au for¸cage SAM diminue

dras-tiquement le volume de glace de mer produite pendant l’automne et l’hiver austral alors

que les observations montrent une augmentation, certes, l´eg`ere et entach´ee d’incertitude

sur la connaissance de la surface englac´ee dans la SIZ. La distribution dipolaire autour

de la p´eninsule antarctique des anomalies de glace de mer contrˆolent majoritairement le

taux global de production/fonte de la glace de mer. D’une part lacomposante du vent au

for¸cage SAM pilote la diminution de glace de mer en Mer de Weddell et d’autre part la

composante turbulente au for¸cage SAM pilote l’augmentation de la glace de mer en mer

d’Amundsen. Cependant une part de l’augmentation de la glace de mer marginale en mer

d’Amundsen est due `a l’accumulation de glace de mer par transport en r´eponse au vent

`

a la fin de l’hiver austral. Cette opposition dipolaire n’est toutefois pas suffisante pour

empˆecher la diminution du volume de glace totale dans la SIZ.

Enfin l’ouverture d’une polynie en mer de Weddell sous les seuls effets m´ecaniques du

vent montrent l’importance de prendre en compte les perturbations sur les variables

at-mosph´eriques turbulentes afin de mieux repr´esenter la r´eponse de la glace de mer au mode

annulaire austral. Les diff´erences observ´ees de glace de mer d’une simulation `a l’autre

montrent non seulement l’importance de la glace de mer sur la modulation du flux d’eau

douce dans la SIZ mais aussi l’importance de la glace de mer sur la propagation des

ano-malies observ´ees dans la SIZ dans une grande partie de l’oc´ean austral. La redistribution

de l’eau douce `a travers l’oc´ean austral est effectu´ee grˆace au transport d’Ekman dirig´e

vers le nord dans la zone marginale de la SIZ et renforc´ee par la stimulation des vents

dans un contexte SAM positif.

7.2.2 Les limites de l’approche m´ethodologique employ´ee

Le choix des outils de mod´elisation induisent in´evitablement des limites dans la repr´esentation

des processus et in fine dans l’interpr´etation qui en d´ecoule. En outre, la nature des

diagnos-tiques des r´esultats de nos mod`eles comportent ´egalement des limites dans l’interpr´etation

de ces derniers.

Tout d’abord, les conditions limites aux fronti`eres nord du domaine agit comme un rappel

limitant les effets des perturbations atmosph´eriques que l’on impose. Toutefois il est utile

de nuancer cette remarque compte tenu de la p´eriode d’´etude relativement courte de notre

´etude. Un autre rappel, celui des overflows, est pr´esent dans la configuration utilis´ee. En

effet, mˆeme si la repr´esentation des eaux denses le long du talus continental Antarctique

a ´et´e am´elior´ee afin de mieux repr´esenter la formation des AABW, elle peut restreindre

la sensibilit´e de la r´eponse de la circulation m´eridienne de retournement aux

perturba-tions atmosph´eriques du for¸cage SAM. La r´esolution du mod`ele ne permet de repr´esenter

que marginalement les tourbillons associ´es au processus d’instabilit´e barocline dans les

r´egions des hautes latitudes o`u le rayon de d´eformation de Rossby est de l’ordre de 5 km

(Beckmann et al.,2001). Les processus de transport lat´eral sont donc probablement

impar-faitement repr´esent´es dans notre mod`ele. Ces trois limites sont une cause potentielle de

la repr´esentation plus ou moins bonne de la circulation thermohaline et de l’overturning

dans la r´egion Antarctique.

La repr´esentation du cycle de l’eau dans la SIZ comporte aussi certaines incertitudes.

Em premier lieu, nous avions fait remarquer que, pour limiter la d´erive en salinit´e du

mod`ele, un rappel en salinit´e de surface vers les observations est n´ecessaire. Or ce “rappel

en sel“ limite l’effet du rejet de sel dans les polynies et donc la formation des eaux de

plateau associ´ees ; Nous avions ainsi pris le parti de laisser une plus grande latitude aux

processus thermodynamiques de moduler les propri´et´es hydrographiques de surface. Dans

ce cadre l’ajout du terme correctif d’eau douceFWcorr diagnostiqu´e par l’interm´ediaire

d’une simulation de r´ef´erence, nous permet aussi de se soustraire des effets n´efastes du

”rappel en sel“ dans les zones de polynies. En deuxi`eme lieu, le “runoff” cˆotier souffre de

quelques approximations. Ces approximations d´ecoulent de la capacit´e de notre mod`ele

`

a repr´esenter d’une part les effets du vˆelage de la calotte Antarctique et d’autre part les

effets de fonte `a la bases des ice shelves. Le flux d’eau douce vers l’oc´ean issu de la fonte

des icebergs et des ice shelves est simplement repr´esent´e par une extension de 150 km d’un

estim´e climatologique du “runoff” cˆotier Antarctique. Malgr´e tout, des travaux sont en

cours sur les interactions entre la calotte antarctique et l’oc´ean austral dans la perspective

d’am´eliorer la repr´esentation du flux d’eau douce d’origine continentale dans les zones

cˆoti`eres antarctiques.

Enfin, le rˆole du cycle de l’eau modul´e par la glace de mer est un ´el´ement cl´e des r´esultats

obtenus quant aux processus en jeu dans la salinisation observ´ee `a grande ´echelle. Dans

notre ´etude, la repr´esentation de la glace de mer est particuli`erement sujette `a des

in-certitudes. En effet la repr´esentation de la glace de mer n’est pas compl`etement r´ealiste

(l’´epaisseur est constante dans une maille, la formation de crˆetes de compression n’est

pas prise en compte dans la dynamique, le coefficient de traˆın´ee est constant pour l’oc´ean

comme pour l’atmosph`ere alors qu’en r´ealit´e il varie tr`es fortement (Wadhams, 2000), la

rh´eologie de la glace est une rh´eologie visco-plastique dans notre mod`ele, alors qu’elle est

de nature ´elasto-fragile en r´ealit´e (Weiss et al., 2007).

Dans le document Réponse des masses d'eau intermédiaires et modales de l'océan Austral au mode annulaire austral : les processus en jeu et rôle de la glace de mer (Page 189-192)