Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des études sur le cycle du carbone, notamment, le rôle de l'océan face à l'augmentation continue du dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique. L'océan absorbe 25% du CO2 atmosphérique et comporte des régions d'absorption du CO2 (puits) et de dégazage de CO2 (sources). L'Atlantique tropical est une source de CO2 encore mal connue. Afin de mieux documenter cette région, un réseau d'observations a été mis en place. En particulier, un capteur CO2 CARIOCA a été installé sur une bouée instrumentée à 6ﰂS, 10ﰂW depuis juin 2006 pour mesurer la fugacité du CO2 (fCO2) en surface. L'objectif de cette thèse est de comprendre les mécanismes physiques et biogéochimiques responsables de la variabilité de fCO2 observée à la bouée de 2006 à 2009. De juin à septembre la fCO2 est affectée par le déclenchement des upwellings équatorial et côtiers qui forment une langue d'eau froide qui se propage jusqu'à la bouée. La série temporelle de fCO2 présente une variabilité diurne, sur une large période de l'année, ainsi qu'une variabilité saisonnière liée à la dynamique des upwellings. La variabilité diurne s'explique par des processus thermodynamiques ou biologiques que j'ai étudiés à l'aide d'un modèle unidimensionnel. Les périodes dominées par les processus thermodynamiques sont observées principalement en dehors de la saison d'upwelling et sont caractérisées par un réchauffement important de la couche de mélange et des courants faibles. Les périodes biologiques sont caractérisées par un réchauffement moindre de la couche de mélange et un cycle diurne sur le carbone inorganique dissous (DIC). Les simulations montrent la nécessité d'un apport de nitrates en surface pour que l'activité biologique domine la variabilité de fCO2. L'étude de la série temporelle des paramètres physiques suggère une influence probable des ondes internes. Le mélange créé par ces ondes serait à l'origine de la source de nutritifs. La production communautaire nette (NCP) à ce site varie entre 0,17 et 0,77 μmol.kgﰁ1.jﰁ1, en accord avec les quelques mesures disponibles pour cette la région. La variabilité diurne a pu être étudiée avec un modèle unidimensionnel lors de périodes où l'advection est négligeable. A l'échelle saisonnière, l'advection horizontale affecte la distribution de fCO2 et des paramètres physiques. A l'aide de sorties d'un modèle tridimensionnel (DRAKKAR), l'origine de l'eau advectée à la bouée a été déterminée à partir de sa signature en salinité. Le modèle suggère que les eaux dessa- lées observées à la bouée proviennent essentiellement du nord-est du golfe de Guinée.

Ce travail de thèse a pour objectif d'évaluer l'apport des données altimétriques satellitaires sur le contrôle des circulations océaniques dans l'océan Atlantique Tropical par assimilation de données.<br />Une méthode d'Expériences de Simulations de Systèmes d'Observations (OSSE) a été appliquée en expériences jumelles avec le modèle de circulation océanique NEMO dans une configuration emboîtée d'une résolution spatiale de 0.25°.<br />Ces expériences ont été réalisées, de manière distinctes, pour deux phénomènes marquants de l'Atlantique Tropical : les ondes tropicales d'instabilités (TIW) et les tourbillons associés au courant du Brésil (NBC).<br />Nous avons testé différents systèmes satellitaires, comprenant des satellites existants (JASON-1, JASON-2, ou ENVISAT ...), des satellites programmés (SARAL) ou encore en projet tels que SWOT.<br />Pour ces derniers, différentes options d'orbites ont été envisagées.<br />Les principaux résultats obtenus ont montré que si un seul satellite est suffisant pour contrôler la propagation des TIW et des tourbillons du NBC, un système multi-satellitaire est nécessaire pour corriger avec précision leur structure verticale.<br />Certaines orbites se sont révélées plus favorables que d'autres pour corriger l'un des deux phénomènes, et l'existence de critères d'échantillonnage spécifiques (cycle de répétitivité, sous-cycles) est apparue comme déterminante.<br />Enfin, les apports de l'atimétrie à large fauchée (qui devrait être opérationnelle dans quelques années) ont été mis clairement en évidence.

L'Arctique montre la plus grande vulnérabilité de toutes les régions de la Terre aux changements climatiques. Pour cette raison, il est très important de simuler avec précision les différents modes climatiques de cette région. Une expérience testant huit modèles différents montre de grandes différences entre des simulations effectuées par ces modèles au-dessus l'Arctique (Rinke et al. 2006). La sensibilité des résultats de modèles régionaux à la taille du domaine est un phénomène bien connu aussi (Leduc et Laprise, 2009): le domaine doit être suffisamment grand pour permettre le développement de fines échelles, mais suffisamment petit pour que les conditions aux frontières latérales (CFL) contrôlent l'intégration. Pour examiner la variabilité interne (VI) du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC) et l'influence de la taille de domaine sur une simulation, nous avons choisi d'utiliser l'approche de l'expérience du Grand-Frère (EGF) (« Big-Brother Experiment », BBE; Denis et al. 2002). EGF permet ici de comparer les simulations effectuées sur les différentes tailles de domaine et d'étudier comment cela affecte les résultats. Aussi, pour un domaine donné, la VI peut être étudiée par l'introduction de petites différences dans les conditions initiales dans un ensemble des simulations. L'avantage qui provient de l'utilisation de EGF est la possibilité d'étudier le comportement de la petite échelle du climat, c'est-à-dire de la valeur ajoutée d'un MRC, qui est absente dans les CFL, et d'évaluer la nature et la magnitude de la VI pour le domaine d'étude. Les résultats de notre expérience sont en accord avec les conclusions des études précédentes: la VI est plus importante sur un domaine d'intégration plus grand. L'évolution temporelle de la VI pour deux tailles de domaine est bien différente et dépend fortement de la situation synoptique. La variance transitoire est fortement sous-estimée par la moyenne de l'ensemble au-dessus d'un domaine plus grand. Néanmoins, le modèle sous-estime la petite échelle pour le plus petit LB, surtout en altitude dans la région caractérisée par les vents plus forts, tandis que le plus grand domaine permet au modèle le développement d'une solution moins dépendante des conditions aux frontières latérales. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle régional du climat, Expérience « Big-Brother », Sensibilité à la taille du domaine, Ensemble des simulations, Variabilité interne.

Les études antérieures des assemblages minéralogiques argileux en Atlantique Nord ont montré que leur abondance relative fournit des informations sur les courants marins profonds ainsi que sur les taux d'érosion glaciaire des continents avoisinants. Ils peuvent donc être utilisés pour la reconstitution des variations de la circulation de renversement méridional de l'Atlantique (AMOC-Atlantic Meridional Overturning Circulation), principal moteur de la circulation thermohaline globale. Cette étude fait état de l'analyse des assemblages minéralogiques argileux de plus de 200 échantillons de sédiments provenant du forage IODP-1305. Ce site est localisé sur l'extrémité sud-ouest de la ride d'Eirik (sud du Groenland) sous l'axe du courant de contour côtier profond de l'Ouest (WBUC-Western Boundary UnderCurrent) qui entraine la masse d'eau profonde de j'Atlantique Nord (NADW-North Atlantic Deep Water) en sa gyre dans la Mer du Labrador. Le but est de caractériser la composition minéralogique, donc les sources, des particules fines transportées par le WBUC en Mer du Labrador durant le début du Pléistocène (~1.1 Ma; stades isotopiques de l'oxygène OIS 27 à 31), tandis que le climat était fortement rythmé par le cycle astronomique d'environ 40 ka, en comparaison avec les derniers 365 Ka (OIS 1-10), sous le forçage d'environ 100 ka, illustrés par les travaux de Fagel et Hillaire-Marcel (2006) sur le forage ODP-646, sensiblement localisé au même endroit. Trois sources principales de particules fines contribuent à l'assemblage minéralogique du site d'étude: 1) source précambrienne du Canada, du Groenland et/ou de la Scandinavie; 2) matériel paléozoïque récent de l'est du Groenland, du N-O de l’Europe et/ou de la Scandinavie; 3) source volcanique provenant de l'Islande et de la ride médio-océanique. La minéralogie argileuse est déterminée par diffraction des rayons X sur la fraction argileuse inférieure à 2µm. Une attention spéciale est portée aux propriétés radiocristallographiques des smectites comme traceurs des circulations océaniques. Les assemblages argileux des échantillons étudiés montrent une composition moyenne typique de la région (-60% smectites, -20% illite, -10% chlorite+kaolinite). Cependant, la comparaison de l'évolution des apports particulaires avec ceux du forage ODP-646 (Fagel et al.; 2006) indique pour l'intervalle étudié ici: 1) une tendance opposée du modèle d'apport entre les périodes glaciaires/interglaciaires; 2) une intensification des apports proximaux laissant apparaître un autre type d'érosion (chimique) en plus de l'érosion mécanique glaciaire. L'utilisation des saturations cationiques (Li, K, Mg) indique que les smectites sont issues de l'altération de roches volcaniques acides du Groenland associées à l'ouverture de l'Atlantique pendant le Tertiaire. Ces résultats suggèrent une AMOC plus méridionale et un WBUC moins prononcé sous forçage de 40 ka, avec des apports islandais et médio-océanique réduits. L'importance des apports proximaux indique une calotte glaciaire groenlandaise assez réduite vers 1.1 Ma sous un climat régional probablement plus doux que celui des derniers cycles climatiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Circulation thermohaline, Paléoclimat, Pléistocène, IODP, Assemblages minéralogiques argileux, Diffraction des Rayons X, Smectites, Paléotraceur, Saturation cationique.

Cette thèse se penche sur différents aspects des cyclones tropicaux tels que simulés par des modèles de circulation générale (MCG) et un modèle régional de climat (MRC), le modèle régional de climat canadien (MRCC5). D'abord, nous évaluons la capacité d'un ensemble de MCG, utilisé dans le cadre du 4e rapport du GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Évolution du Climat), à capturer les principales zones de cyclogenèse au travers d'indices dérivés à partir des champs atmosphériques favorables à la formation des cyclones tropicaux. En comparant les événements de cyclogenèse observés avec les deux indices calculés à partir de réanalyses et d'un ensemble de MCG, nous vérifions que les indices arrivent à relativement bien représenter la distribution actuelle des cyclones tropicaux, autant dans les modèles que les réanalyses. En comparant des simulations couvrant la période 2080-2100 avec la période présente, l'indice jugé plus stable projette une légère augmentation du nombre des tempêtes dans le Pacifique Ouest. Le deuxième partie de la thèse est consacrée à évaluer la capacité du MRCC5 à reproduire la climatologie des cyclones tropicaux observée durant la période 1979-2006. Plus précisément, nous évaluons l'impact d'une augmentation de la résolution sur les caractéristiques physiques des cyclones ainsi que sur leur distribution géographique, de même que l'impact des conditions aux frontières, de la technique de « downscaling » dynamique utilisée et de la taille du domaine sur les cyclones simulés. Une telle évaluation est une étape cruciale à toute étude d'impact des changements climatiques sur les ouragans. La distribution des cyclones est consistante avec la distribution d'un indice de cyclogenèse, ce qui permet de mieux comprendre les changements observés dans les différentes simulations. Aussi, nous évaluons la capacité du modèle à reproduire la variabilité interannuelle observée durant cette période, et plus particulièrement l'impact de l'oscillation australe d'El Niño (El Niño Southern Oscillation ou ENSO) sur la cyclogenèse. Finalement, nous étudions les ondes d'Est africaines, systèmes précurseurs des ouragans dans l'Atlantique, tel que simulées par le MRCC5 de même que leur relation avec les cyclones tropicaux de l'Atlantique. Règle générale, le MRCC5 arrive à reproduire de façon réaliste l'activité observée durant la période 1979-2006. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cyclones tropicaux, indices de cyclogenèse, ondes d'Est africaines, modèle régional de climat, modèle de circulation générale

Texte remanié de: Thèse de doctorat--Histoire--Nantes, 2004. Titre de soutenance : Les gens de la mer de la rivière de Loire : étude d'un bassin de main-d'œuvre du commerce nantais au XVIIIe siècle. / Bibliogr. p. 305-314. Notes bibliogr.

Devant le problème du réchauffement planétaire, il est indispensable d'approfondir notre compréhension des mécanismes et des rétroactions qui régulent le climat pour pouvoir prédire les conséquences de tels changements. L'étude des climats passés permet de mettre en évidence la façon dont les événements climatiques s'enchaînent. En particulier, étudier des périodes plus chaudes que l'actuelle permet de mieux comprendre ce vers quoi nous semblons nous diriger. C'est dans cette optique que de nombreuses recherches sont menées sur l'évolution du climat au cours de la présente période interglaciaire, l'Holocène. Notamment, bon nombre de ces études portent sur le milieu océanique, celui-ci étant responsable d'une grande partie des transferts de chaleur à la surface terrestre. De plus, parmi les régions de l'océan susceptibles de réagir fortement à des changements climatiques, l'Atlantique Nord occupe une place de choix. En effet, cette région est actuellement caractérisée par un équilibre entre les apports d'eaux chaudes vers le Pôle Nord via les courants dérivés du Gulf Stream, et les flux d'eaux polaires transportées vers le sud par le courant du Labrador et le courant de l'Est du Groenland. Une modification de l'une des composantes de la circulation actuelle aura donc des conséquences sur l'équilibre de l'ensemble de la région, qui est ainsi particulièrement sensible aux changements hydrographiques et/ou climatiques. En outre, l'Atlantique Nord joue un rôle essentiel dans la circulation thermohaline et la formation d'eau profonde. Des modifications des flux d'eaux atlantiques vers le nord pourraient également avoir des conséquences significatives sur la circulation océanique de surface et profonde à l'échelle du globe. Cette thèse a pour objectif général de mieux comprendre l'évolution de l'hydrographie de surface de l'Atlantique Nord au cours de l'Holocène, en particulier devant les incertitudes concernant la durée, la chronologie, la distribution spatiale et la cause des perturbations climatiques mises en lumière par les études précédentes. Devant ces incertitudes, deux approches, l'une thématique et l'autre méthodologique, ont été ciblées afin d'améliorer notre compréhension de l'Atlantique Nord à l'Holocène. Le premier volet de cette thèse porte sur la reconstitution quantitative des conditions de surface de l'Atlantique Nord au cours de l'Holocène à partir des assemblages de dinokystes. Cette méthode est privilégiée puisqu'elle permet la reconstitution non seulement de la température de surface de l'océan, mais également de la salinité et de la durée du couvert de glace, qui sont des paramètres jouant un rôle majeur dans le système océanique. De plus, des endroits clés de la circulation océanique de l'Atlantique Nord ont été choisis: le détroit du Danemark, dans l'ouest de l'Atlantique, lieu d'échange d'eaux arctiques et atlantiques, la ride de Reykjanes, plus au centre, sous influence d'eaux atlantiques, et le chenal des Féroé-Shetland, dans l'est de la région, par où s'écoule en surface une grande part des eaux atlantiques vers l'Arctique. Le deuxième volet concerne un aspect plus fondamental de la paléocéanographie, à savoir la comparaison entre différents traceurs. Il ressort de plusieurs études que des divergences sont apparentes lorsque les signaux fournis par plusieurs traceurs paléocéanographiques sont comparés. Il est essentiel de comprendre la cause de ces divergences pour affiner nos reconstitutions. Dans ce but, une comparaison des assemblages de dinokystes avec ceux d'un autre traceur micropaléontologique, les coccolithes, a été entreprise, et ce, aussi bien dans des enregistrements holocènes que dans des sédiments actuels. L'objectif ultime est de mettre en évidence d'éventuelles différences au niveau des affinités écologiques de chaque groupe afin de mieux comprendre les informations paléocéanographiques que l'on peut en tirer. Le premier chapitre présente les résultats de reconstitutions des conditions de surface à partir d'assemblages de dinokystes dans l'ouest de l'Atlantique Nord, dans le détroit du Danemark. Une tendance générale vers des températures d'hiver plus chaudes, des eaux de surface plus salées et un couvert de glace réduit est apparente. Les enregistrements suggèrent que les apports en eaux polaires ont diminué au cours de l'Holocène, au profit des eaux atlantiques transportées par le courant d'Irminger du Nord de l'Islande. La comparaison avec un enregistrement provenant du sud du Groenland, où un refroidissement est observé dans la deuxième moitié de l'Holocène, souligne la forte hétérogénéité des conditions hydrographiques de surface dans l'ouest de l'Atlantique Nord. Cela pourrait s'expliquer par un découplage des deux branches du courant d'Irminger: lorsque celle du Nord de l'Islande est renforcée comme cela semble être le cas dans la deuxième moitié de l'Holocène, la branche principale se dirigeant vers le sud du Groenland est affaiblie. De plus, des similarités entre l'enregistrement marin du sud du Groenland avec un enregistrement continental à proximité suggèrent un étroit couplage avec des processus atmosphériques. Le deuxième chapitre expose les résultats de reconstitutions des conditions de surface dans l'est de l'Atlantique Nord, à partir d'un site provenant de la ride de Reykjanes et d'un autre du chenal des Féroé-Shetland. Les assemblages de dinokystes aussi bien que de coccolithes mettent en évidence des changements significatifs des conditions de surface de l'océan et suggèrent une réorganisation majeure de la configuration des courants de surface entre 7 et 5.4 ka BP. Des tendances évolutives inverses de température de surface sont observées aux deux sites, avec un refroidissement à partir de 6 ka BP, et un réchauffement dans le chenal des Féroé-Shetland après 5.4 ka BP. Cela suggère que la diminution de l'insolation estivale n'était pas l'unique «forçage» direct à l'origine de ces changements. Il est proposé que ceux-ci résultent d'un découplage entre les deux courants transportant des eaux atlantiques vers le Nord et influençant le chenal des Féroé-Shetland, soit le Courant Nord Atlantique (CNA) et le courant de Pente. Un CNA plus fort dans la première moitié de l'Holocène se serait traduit par des températures plus élevées sur la ride de Reykjanes. Après 5-6 ka BP, un affaiblissement du CNA aurait entraîné un refroidissement sur la ride de Reykjanes, et une plus forte contribution relative du courant de Pente, plus chaud et plus salé, résultant en une hausse des températures et salinités dans cette région. En outre, la comparaison des enregistrements de dinokystes et de coccolithes met en évidence des fluctuations synchrones des assemblages des deux groupes. Cependant, quelques contradictions sont également observées, soulignant la nécessité de mieux comprendre le potentiel paléocéanographique de ces deux traceurs. Le troisième chapitre porte sur la comparaison de la distribution moderne des assemblages de dinokystes et de coccolithes dans les sédiments de l'Atlantique Nord à partir d'une base de données de 87 échantillons. La comparaison met en évidence une excellente correspondance entre les assemblages de dinokystes, les assemblages de coccolithes et les masses d'eau sus-jacentes, notamment dans les domaines subtropical et tempéré. Dans le domaine subpolaire, les assemblages de coccolithes sont nettement moins diversifiés en termes d'espèces que ceux de dinokystes, qui reflètent ainsi beaucoup plus clairement l'hydrographie de surface. Des analyses de correspondance canonique menées sur les assemblages de coccolithes et de dinokystes montrent que la température de surface de l'océan est le paramètre environnemental ayant la plus grande influence sur la distribution des deux groupes. Les assemblages de dinokystes semblent également être influencés par la distance à la côte, contrairement aux coccolithes. Les autres facteurs environnementaux significatifs incluent la salinité de surface et la productivité, mais leur importance relative change selon que des échantillons provenant de conditions environnementales «extrêmes» sont inclus ou non dans la base de données. Les résultats suggèrent qu'il est difficile de faire ressortir tous les différents environnements par des analyses multivariées en raison de la complexité des interrelations entre les divers paramètres environnementaux. De plus, la forte cohérence entre les assemblages de dinokystes et de coccolithes ne nous permet pas pour le moment de comprendre la cause de divergences telles que celles observées dans le chapitre deux, Des études supplémentaires sont donc nécessaires non seulement pour mieux détailler l'écologie des deux groupes, mais aussi pour avoir un plus grand éventail d'associations d'assemblages de dinokystes et de coccolithes avec lesquelles comparer nos enregistrements Holocène. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Atlantique Nord, Holocène, Circulation océanique, Masse d'eau, Dinokyste, Coccolithe, Distribution, Fonction de transfert.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Mémoire (M.Sc. pures) --Université du Québec à Chicoutimi, 1986. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (D.R.Min.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2002. / La p. de t. porte en outre: Thèse présentée à l'Université du Québec à Chicoutimi pour l'obtention du doctorat en ressources minérales offert à l'Université du Québec à Montréal en vertu d'un protocole d'entente avec l'Université du Québec à Chicoutimi. CaQCU Bibliogr.: f. [121]-128. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU