LMDz-CLIO, un nouveau modèle du système couplé atmosphère-océan-glace de mer pour l'étude des climats polaires
(2003)
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- Fichefet, Thierry
- Abstract
- Dans le but d'étudier les climats polaires, un nouveau modèle de circulation générale du système couplé atmosphère-océan-glace de mer a été développé à l'Institut d'astronomie et de géophysique G. Lemaître (ASTR, Louvain)la-Neuve). Ce modèle se compose de modèle existants : LMDz pour la composante atmosphérique, développé au Laboratoire de météorologie dinamique (Paris), et CLIO pour la composante océan-glace de mer, construit à l'unité ASTR. Le premier objectif de cette thèse a consisté à coupler ces deux modèles, c'est-à-dire à gérer les échanges d'informations au niveau de la surface du système atmoshère-océan-glace de mer, de manière à ce que les modèles puissent évoluer de concert. Les transferts sont orchestrés par le coupleur OASIS mise au point au Centre Européen de recherche et de formation avancée en calcul scientific (Toulouse). Dans ce modèle couplé aucune correction de flux n'est appliquée. Un des atouts de ce modèle étant sa composante thermodynamique et dynamique de glace de mer sophistiquée, l'utilisation du modèle pour l'étude des climats polaires est particulièrement indiquée. Pour réaliser le couplage entre ls deux modèles, plusieurs développements ont été nécessaires. Tout d'abord, plusieurs améliorations ont été apportées au modèle LMDz. Ensuite, il a falluy identifier les grandeurs physiques essentielles pour le couplage. Enfin, un schéma d'interpolation spatiale a été développé. Pour permettre la validation du modèle, une simulation de contrôle de 100 ans a été effectué en maintenant les forçages externes constants aux valeurs actuelles. Il ressort que le climat simulé par le modèle dérive vers le froid (-1.34°C en 100 ans)ne annalyse plus poussée a été réalisée au niveau des différentes composantes du modèle : l'atmosphère, l'océan et la glace de mer. Cette dernière relève que le modèle LMDz-CLIO se comporte relativement bien par rapport aux autres modèles couplés existant aujourd'hui at aux observations dont on dispose. Après cette phase de validation du modèle, nous nous sommes fovcalisés sur le comportement de la glace de mer autour de l'Antarctique. En effet, dans cette région, la glace de mer disparaît brusquement au début de la simulation. Nous avons tenté d'identifier les mécanismes intervenant dans cette fonte rapide. Il s'avère que la diminution massive du volume de glace dans notre expérience de contrôle est en grande partie associée à des évènements convectifs intenses présents autour de l'Antarctique. Pour tenter de réduire cette convection, des expériences de sensibilité ont été réalisées. Deux d'entre elles donnent lieu à une couverture de glace réaliste au début de la simulation ; puis celle-ci disparaît suite à une convection trop importante. Les raisons du déclenchement de la convection ont été mises en évidence. Un décalage vers le nord des vents d'ouest prévalant dans ces régions induit un déplacement de la cellule océanique de Deacon. Cette modification de la circulation océanique provoque alors un changement du transport méridien de chaleur dans l'océan, qui conduit à un réchauffement des eaux de subsurface. Ce réchauffement engendre à terme une déstabilisation de la colonne d'eau. Un outil performant pour l'étude du climat dans les régions polaires a donc été mis au point au cours de cette thèse. Il pourra être utilisé par la suite dans le cadre d'autres recherches.
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Citations
de Montety, A. (2003). LMDz-CLIO, un nouveau modèle du système couplé atmosphère-océan-glace de mer pour l’étude des climats polaires. https://hdl.handle.net/2078.5/97700