Contribution de la variabilité chaotique océanique aux flux air-mer de CO2

Les flux de dioxyde de carbone (CO₂) échangés à l’interface entre l’océan et l’atmosphère sont sujets à d’importantes fluctuations régionales et interannuelles. Si ces fluctuations sont principalement forcées par des changements atmosphériques de grande échelle, elles sont également affectées par la dynamique interne de l’océan.

Des chercheurs français du LSCE (Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement), du CNRM (Centre national de recherches météorologiques), de l’IPSL (Institut Pierre Simon Laplace) et de l’IGE (Institut des géosciences de l’environnement) ont quantifié ces deux sources de variabilité (forcées par l’atmosphère ou émises spontanément par l’océan) et leurs contributions respectives aux fluctuations des flux air-mer de CO₂ sur de grandes régions océaniques. Cette étude s’appuie sur l’analyse de trois simulations numériques de l’océan mondial, représentant les interactions entre la dynamique océanique (par exemple les courants ou le mélange vertical) et la biogéochimie marine (représentation simplifiée de l’écosystème marin). Ces simulations ont été réalisées avec une résolution horizontale relativement fine (1/4 de degré, soit environ 25 km), afin de permettre la représentation d’une partie de l’effet des tourbillons océaniques de méso-échelle sur les quantités physiques et biogéochimiques. Les trois simulations ont été conduites avec un forçage atmosphérique1 identique, mais à partir de toutes petites variations dans leurs états initiaux.

À travers cette étude les auteurs montrent que des processus océaniques non linéaires et aléatoires (c’est-à-dire chaotiques) contrôlent une partie des flux air-mer de CO₂ sur des échelles de temps de plusieurs années. L’intensité de ces fluctuations chaotiques s’avère d’autant plus importante dans les régions de forte énergie cinétique, où elles contribuent localement à 76 % de la variance interannuelle des flux air-mer de CO₂.

• 1conditions aux limites en vent à 10 mètres, bilan radiatif, précipitations, humidité et température à 2 mètres