Stabilité / instabilité de la circulation océanique méridienne Atlantique : Que nous apprends le passé et quelles ont été les conséquences sur le puits de carbone océanique ?

Stability / instability of the Atlantic Meridional Oceanic Circulation: What the past can tell us and what were consequences on the oceanic carbon sink?

• Auteur / Autrice : Erwan Pineau
• Direction : Yannick Donnadieu
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement: Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de l'Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEREGE - Centre Européen de Recherche et d'Enseignement des Géosciences de l'Environnement

Mots clés

Mots clés libres

Intéractions océan-atmosphère

Cycle du carbone

Modélisation numérique

Cénozoïque

Circulation méridienne océanque

Paléoclimatologie

Ocean-atmosphere interactions

Carbon Cycle

Numerical modelisation

Cenozoic

Meridional overturning circulation

Paleoclimatology

Résumé

L'évolution de la circulation océanique dans notre futur proche reste entachée de nombreuses incertitudes et suscite à juste titre de nombreux projets de recherche visant à réduire le champ des possibles par l'observation et la simulation numérique. La formation d'eaux profondes dans l'Atlantique Nord et son lien avec le Gulf Stream, qui permet au climat européen de rester doux pendant la saison hivernale, sont deux caractéristiques dont les changements auraient des répercussions majeures sur les sociétés européennes. Bien que les études de modélisation tendent à s'accorder sur un affaiblissement de la formation des eaux profondes dans les 50 prochaines années, nous souhaitons proposer ici un thème de recherche complémentaire qui porterait sur 1) les raisons de l'asymétrie moderne Atlantique/Pacifique et 2) les mécanismes par lesquels des zones restreintes des hautes latitudes de l'Atlantique deviennent le lieu d'une instabilité convective impactant la colonne d'eau sur plusieurs centaines de mètres. Pour répondre à ces questions, nous utiliserons des simulations climatiques couvrant les 60 derniers millions d'années avec un pas de temps de 10 millions d'années. De nombreuses conditions modernes ont été modifiées dans ces simulations afin de reproduire le climat de l'Éocène inférieur (52 Ma), de l'Éocène supérieur (40 Ma), de l'Oligocène inférieur (30 Ma), du Miocène moyen (20 Ma) et du Miocène supérieur (10 Ma) : La teneur en CO2 (420, 560, 840 et 1120 ppm), le masque terre-mer et la bathymétrie/topographie.

The evolution of ocean circulation in our near future remains fraught with many uncertainties and rightly gives rise to numerous research projects seeking to narrow the range of possibilities through observation and numerical simulation. The formation of deep water in the North Atlantic and its link with the Gulf Stream, which leads the European climate to remain mild during the winter season, are two characteristics whose changes would have major repercussions on European societies. Although modelling studies tend to agree on a weakening of deep-water formation in the next 50 years, we would like to propose here a complementary research theme that would focus on 1) the reasons for the modern Atlantic/Pacific asymmetry and 2) the mechanisms by which limited areas of the high latitudes of the Atlantic become the site of convective instability impacting the water column over several hundreds of meters. To address these issues, we will use climate simulations covering the last 60 million years with a time step of 10 million years. Many modern conditions have been modified in these simulations to reproduce the climate of the Lower Eocene (52 Ma), Upper Eocene (40 Ma), Lower Oligocene (30 Ma), Middle Miocene (20 Ma), and Upper Miocene (10 Ma): CO2 content (420, 560, 840, and 1120 ppm), the land-sea mask and the bathymetry/topography. These simulations are a great opportunity to extend our understanding of ocean circulation by giving us access to new equilibria as marine passages open and close, or as the Atlantic basin widens and the Mediterranean closes in its eastern part. Beyond physical oceanography, these simulations can be used to model the ocean carbon cycle (with PISCES V2), and to study the response of the biological pump to the multiple equilibria of the ocean circulation. Ces simulations sont une formidable opportunité d'étendre notre compréhension de la circulation océanique en nous donnant accès à de nouveaux équilibres comme l'ouverture et la fermeture des passages marins, ou encore l'élargissement du bassin Atlantique et la fermeture de la Méditerranée dans sa partie orientale. Au-delà de l'océanographie physique, ces simulations peuvent être utilisées pour modéliser le cycle du carbone océanique (avec PISCES V2), et pour étudier la réponse de la pompe biologique aux multiples équilibres de la circulation océanique.