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Soutenance de thèse : Svenya CHRIPKO : « Rôle du déclin de la glace de mer en Arctique sur le climat des moyennes latitudes : téléconnexions atmosphériques »

  Vendredi 20 novembre 2020 à 14h00

  Thèses Cerfacs       SALLE ADMIN (WEBEX)    

Résumé :

  Depuis l’ère pré-industrielle, la température de surface en Arctique a augmenté plus de deux fois plus que la température globale, en raison de l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ce phénomène, connu sous le nom d’amplification arctique, est associé à un déclin de la glace de mer durant toutes les saisons, et plus particulièrement en été avec une diminution de 45 % depuis le début des observations satellitaires. Si le déclin de la glace de mer et l’amplification arctique sont responsables de changements du climat localement, il a été montré que ce déclin pouvait également affecter la circulation atmosphérique de grande échelle, et ainsi impacter le climat des moyennes latitudes. Toutefois, les mécanismes expliquant ce lien sont encore mal compris, et leur prépondérance par rapport aux autres composantes du système climatique demeure incertaine. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre ces mécanismes. Pour cela, nous avons isolé l’effet du déclin de la glace de mer arctique d’autres forçages, à l’aide d’expériences de sensibilité réalisées avec le modèle de climat CNRM-CM6, à basse et haute résolution. Dans ces expériences, la valeur de l’albédo de la glace de mer est réduite à celle de l’océan. Les conditions de glace de mer correspondent ainsi à un état idéalisé dans lequel l’Océan Arctique est libre de glace l’été, et où la glace de mer se reforme presque entièrement l’hiver suivant.
Nous avons dans un premier temps évalué l’état moyen du modèle et sa représentation des téléconnexions Arctique-moyennes latitudes, en les comparant à des observations et à des réanalyses. Cette évaluation suggère que l’augmentation de la résolution horizontale du modèle dans l’océan et dans l’atmosphère permet de simuler des conditions climatiques moyennes plus réalistes. Nous avons montré par ailleurs que les téléconnexions liant la variabilité atmosphérique à celle de la glace de mersont comparables entre le modèle et les observations. Nos résultats indiquent que l’influence de la glace de mer arctique sur l’atmosphère est difficilement détectable à cause de la forte variabilité interne, ce qui justifie l’intérêt d’isoler cette influence et de réaliser des expériences de sensibilité.
Nous avons ensuite analysé ces expériences de sensibilité en nous focalisant sur la réponse de l’atmosphère durant l’automne et l’hiver qui suivent la disparition de la glace de mer d’été, i.e. lorsque l'amplification arctique est maximale. Nous avons montré que l'interaction troposphère-stratosphère joue un rôle dans le développement de la réponse atmosphérique jusque trois mois après le maximum d'amplification polaire, grâce à la propagation verticale d’ondes planétaires. Le déclin de la glace demer arctique est responsable aux moyennes latitudes d’un réchauffement en Amérique du Nord et en Europe, et d’un refroidissement en Asie centrale. Nous avons quantifié l’impact des changements de circulation atmosphérique sur la température de surface dans ces trois régions. Nous avons montré que les changements dits dynamiques pouvaient être masqués par l’effet des changements thermodynamiques résultant également du déclin de la glace mer. Cette analyse souligne le rôle important de ces deux contributions pour pouvoir expliquer les impacts climatiques du déclin de la glace de mer arctique sur les moyennes latitudes.
Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons étudié la sensibilité de la réponse atmosphérique à l’état moyen du modèle, et en particulier à la résolution horizontale ainsi qu’aux forçages externes. Nous avons montré que ni l’augmentation de la résolution, ni la modification des conditions de forçages externes de l’année 1950 à l’année 1850, n’impacte de manière significative la réponse de l’atmosphère au déclin de la glace dans le modèle CNRM-CM6. Nous soulignons enfin la difficulté de détecter une réponse robuste avec un nombre de membres inférieur à 200.

Composition du Jury :
Francis Codron, LOCEAN, Rapporteur
Guillaume Gastineau, LOCEAN, Rapporteur
Gwendal Rivière, LMD, Rapporteur
Frédérique Rémy, LEGOS, Examinatrice
Virginie Guemas, CNRM, Examinatrice
Hugues Goosse, UCLouvain, Examinateur
Rym Msadek, CERFACS, Directrice de thèse
Emilia Sanchez-Gomez, CERFACS, Co-directrice de thèse

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