Étude par la modélisation de la production primaire planctonique, processus majeur de la variabilité saisonnière de la pression partielle de CO2 dans l'océan Austral
Résumé
Le cycle saisonnier est le principal mode de variabilité de la pression partielle océanique de surface du dioxyde de carbone (pCO2) dans l’océan Austral. Les processus physiques et biologiques qui sous-tendent les variations saisonnières de la pCO2 sont bien connus mais encore mal représentés dans les modèles de biogéochimie et de circulation océanique. Comprendre sa variabilité et la résoudre avec une bonne concordance est un pré-requis pour effectuer des bilans de carbone et réaliser des projections climatiques pertinentes. A ce titre, l’océan Austral est une région cruciale qui absorbe entre 10% et 15% des émissions anthropique de CO2. Toutefois sa compréhension est entourée de nombreuses zones d’ombres et inconnues de par sa situation géographique polaire hostile et de sa dynamique biogéochimique singulière. Ici, je présente une étude des processus qui contribuent au cycle saisonnier de la pCO2 réalisée au moyen d’une configuration 1D du modèle NEMO-PISCES. Les résultats obtenus ont permis de révéler le rôle majeur de la production primaire et celui déterminant de la limitation par le fer, caractéristique de l’océan Austral, au sein du cycle saisonnier de la pCO2. J’ai montré que, des deux groupes du phytoplancton représentés dans le modèle, celui des diatomées se distinguait significativement dans sa contribution à l’intensité de la production primaire et de la pompe biologique. Ce groupe est largement présent dans les eaux australes et présente une singularité physiologique qui lui permet de s’affranchir partiellement de la limitation par le fer pour conserver des taux de croissance élevés. Cette faculté d’adaptation aux conditions environnementales spécifiques de l’océan Austral a été, dans un premier
temps, testée dans la configuration 1D montrant d’encourageants résultats sur la variabilité des échanges air-mer de CO2. Dans un deuxième temps, j’ai implémenté cette adaptation physiologique dans la configuration globale 3D du modèle NEMO-PISCES. Aux échelles du bassin et de la saison, les résultats obtenus permettent de corriger significativement les biais jusqu’à présent simulés par le modèle pour le cycle saisonnier de la pCO2 mais aussi de réévaluer, dans l’océan Austral, le rôle de la production primaire dans le cycle du carbone. Cette faculté d’adaptation aux facteurs environnementaux des espèces de diatomées de l’océan Austral n’avait jamais été prise en compte dans les modèles globaux de biogéochimie et de circulation océanique et permet d’intégrer plus justement le rôle de mitigation de l’effet de serre de l’océan Austral dans le système climatique. Plus largement, ceci conduit à s’interroger sur la faculté d’adaptation des écosystèmes de cette région-clé face au changement climatique.