Modèles océaniques

Les modèles océaniques sont indispensables si l’on veut connaître
la manière dont l’océan modifie les premières couches à la base
de l’atmosphère. - Ils permettent de reproduire l’évolution de la
température dans la couche limite océanique et plus précisément de la
température à la surface de l’océan.

Celle-ci a une répercution directe sur les flux turbulents de chaleur (flux de chaleur latente et sensible) ainsi que sur une partie des flux radiatifs
qui sont échangés en permanence entre l’océan et l’atmosphère.

D’autres échanges sont susceptibles d’affecter le couplage
entre ces deux milieux :

– les précipitations (P) et l’évaporation en surface (E) dont le bilan E-P
fait évoluer la salinité dans la couche limite océanique, laquelle
agit ensuite sur le mélange vertical ;

– la tension de vent qui freine les vents de la couche limite
atmosphérique et qui génère des mouvements dans les premières
couches de l’océan ;

– les éléments en trace dans l’atmosphère comme le CO2, le sulfure de
dyméthyle résultant de l’activité biologique océanique, etc.

Il existe plusieurs types de modèles qui permettent de simuler la
couche de mélange océanique, avec des degrés de complexité divers :

Dans les modèles unidimensionnels intégraux, les paramètres de la
couche de mélange sont supposés être suffisamment homogènes sur la
verticale pour être régis par une seule variable en surface, une
autre variable étant introduite pour l’océan profond. Ces modèles prévoient en plus la profondeur de la couche de mélange grâce à une équation pronostique supplémentaire.

– Dans les modèles en couches, c’est toute la colonne
d’eau qui est discrétisée sur plusieurs niveaux : chaque niveau évolue
directement par l’intermédiaire du mélange vertical induit par les
flux de surface.

Les modèles tridimensionnels sont plus complexes. Ils permettent, par rapport aux modèles unidimensionnels, de prendre en compte
le terme de la diffusion horizontale, contribution potientellement importante dans les régions de forts gradients horizontaux. Ils permettent également de prendre en compte les advections verticales et horizontal, termes qui dans certaines régions revêtent une importance particulière (comme par exemple dans les zones d’upwelling ou encore dans les régions frontales).

Au CNRM plusieurs types de modèles océaniques sont utilisés (ou
ont été développés spécialement) pour répondre à des besoins
précis tels que (i) : le couplage entre l’océan et l’atmosphère en conditions
cycloniques (Samson et al., 2009 ; Samson, 2009), (ii) la fermeture des bilans de chaleur et la correction des champs de flux en surface - à l’aide de modèles simplifiés- (Caniaux et al., 2005a ; 2005b), et (iii) l’étude des processus gouvernant l’évolution de la température de surface de l’océan aux latitudes moyennes (Paci et al., 2005 ; 2007 ; Giordani et al., 2005a, 2005b) ou dans les régions équatoriales (Dourado and Caniaux ; 2001, 2003 ; Wade et al., 2010). D’autres modèles sont développés dans le cadre du couplage océan-atmosphère à grande échelle : ils permettent de simuler les tendances climatiques sur certains bassins comme la Méditerranée (Sevault et al., 2008) ainsi que sur l’océan global.