Les mouvements verticaux dans l’océan jouent un rôle fondamental dans la circulation océanique. La quantification des vitesses verticales dans la colonne d’eau, permettent d’estimer les transferts de composants majeurs tels que la chaleur, le CO2, l’oxygène et les nutriments (1). Les mouvements verticaux, ascendant (upwelling) ou descendant (downwelling), constituent donc des phénomènes clés pour la planète et notamment les sociétés qui y vivent. Mieux connaître et comprendre les transports de chaleur et de nutriments associés est crucial pour anticiper l’évolution de ces systèmes dans un contexte de changement climatique.

L’objectif de ce stage est de déterminer la variabilité interannuelle du transport entre la thermocline et la surface, dans les deux directions, des traceurs physiques comme la température, et des traceurs biogéochimiques, notamment les nitrates, dans l’océan global et dans les deux EBUS (Eastern Boundary Upwelling System) du Pacifique et de l’Atlantique Nord. Les vitesses verticales étant extrêmement difficile à estimer de par leur faible amplitude (de 10−5 m·s−1 en surface et 10−7 m·s−1) (2), à l’échelle globale elles ont été uniquement étudiées à l’aide des modèles de circulation générale. Depuis peu s’est développée la possibilité d’exploiter des estimations tirées d’observations, à l’aide d’équations simplifiées de la dynamique (quasi-géostrophie ou géostrophie). C’est cette deuxième méthode qui confère au stage son originalité puisqu’il se base sur un nouveau jeu de vitesses verticales de la thermocline, basé sur des observations pour l’océan global, « OLIV3 », développé au LOCEAN par l’équipe encadrante très récemment (3, 4).

Durant ce stage le produit OLIV3 permettra :

• A l‘échelle globale de :
  1.Estimer le transport de la température et des nitrates sur la verticale dans la thermocline sur les quarante dernières années, d’après les observations. 2. Estimer pour la première fois à partir uniquement d’observations, le bilan de température de la thermocline dans des régions du globe choisies durant le stage,
  3.Analyser la robustesse du nouveau jeu OLIV3 en comparant le bilan de chaleur obtenu aux données des meilleurs modèles globaux de circulation (réanalyses Mercator et ECCO).

• En régions d’upwellings de
  Valider l’estimation du transport de traceur, température et nitrates par les données d’OLIV3 dans les deux résurgence du Pacifique Nord-Est (Californie) et des Canaries (Afrique de l’Ouest), avec les calculs effectués avec deux récents indices qui revisitent l’estimation classique des vitesses verticales : Coastal upwelling Transport Index et Biological effective upwelling Index (5).

Ce sujet s’inscrit dans les thématiques de deux axes transverses prioritaires de recherche au LOCEAN que sont les systèmes d’upwelling et le fonctionnement de la pompe à Carbone, ainsi que les thèmes de recherche de l’IPSL

Références 1. Fisher et al 1989 Fischer, J., Leach, H., and Woods, J. D.: A synoptic map of isopycnic potential vorticity in the seasonal thermocline. Journal of physical oceanography, 19(4), 519-531, https://doi.org/10.1175/1520- 0485(1989)019<0519:ASMOIP>2.0.CO;2, 1989 2. Cortes, 2024. Assessment and Rationalization of Large-scale Vertical Velocities in the Global Open Ocean via Linear Vorticity Balance , Thèse de Doctorat de Sorbonne Université, 185p. 3. Cortés-Morales, D. and Lazar, A. (2024). Vertical Velocity 3D Estimates from the Linear Vorticity Balance in the North Atlantic Ocean. Journal of Physical Oceanography, 54(10), 2185-2203, https://doi.org/10.1175/JPO-D-24-0011.1, 2024 4 Global Thermocline Vertical Velocities: a Novel Observation Based Estimate. Diego Cortés-Morales, Alban Lazar, Diana Ruiz Pino, and Juliette Mignot. En révision pour ESSD 5. Jacox, M. G., et al . (2018). Coastal upwelling revisited: Ekman, Bakun, and improved upwelling indices for the U.S. West Coast. Journal of Geophysical Research: Oceans, 123, 7332–7350. https://doi.org/ 10.1029/2018JC014187