Neste trabalho a variabilidade climatica do oceano Austral e a ocorrencia da Onda Circumpolar Antartica (OCA) sao investigadas. Foram usados os dados de uma simulaçao do modelo numerico acoplado do Nacional Centre for Atmospheric Research/ Community System Model - NCAR CCSM de 150 anos, e um conjunto de dados climatologicos como base de comparaçao dos dados do modelo. estes foram obtidos da Re-analise do NCEP/NCAR (National Center for Envirommental Prediction) para o periodo de janeiro de 1948 a julho de 2002. Com o intuito de analisar o comportamento sazonal e anual foram analisadas as climatologias e utilizada a tecnica de analise harmonica das variaveis de temperatura da superficie do mar (TSM), pressao ao nivel do mar (PNM), componentes meridional (Vy) e zonal (Vx) do vento. Para analisar o comportamento interanual dessas variaveis sao utilizados diagramas Hovmoeller, espectros de potencia, alem de tecnicas estatisticas como Empirical Ortogonal Functions (EOF) e singular Value Decomposition (SVD). / In this study the climatic variability of the Southern ocean and the Antarctic Circumpolar Wave (ACW) are investigated. The National Center for Atmospheric Research/ Community System Model _ NCAR CCSM coupled model 150 years simulation data is compered with the climatology data from the Nacional Center for Envirommental Prediction - NCEP/NCAR Re-analysis, for a period from january/1948 until july/2002. Annual and seasonal climatology and harmonic analysis are used for the following variables: sea surface temperature (SST), sea level pressure (SLP), meridional and zonal wind. Hovmoeller diagrams, potencial spectra and statistics methods such as Empirical Ortogonal Functions (EOF) and Singular Value Decomposition (SVD) are used to analyze changes in interannual behavior of this variables.

L’Holocène a été marqué par une variabilité plurimillénaire, ponctuée par une variabilité millénaire rapide. L’étude d’enregistrements à forts taux de sédimentation couplée à une approche multi-proxy s’avère indispensable pour comprendre la dynamique de la machine climatique au cours de l’Holocène à travers tous ses compartiments climatiques: cryosphère, océan, banquise, atmosphère et biosphère. Nous avons appliqué ce type d’approche multi-échelle et multi-proxy à deux enregistrements marins de la marge continentale Est Antarctique afin d’appréhender les variations climatiques d’une échelle plurimillénaire à séculaire au cours de l’Holocène dans l’environnent singulier de la zone marginale des glaces. Cette étude a permis de caractériser la réponse des différents compartiments climatiques en Antarctique aux variations d’ordre plurimillénaire à millénaire et de documenter la cohérence spatiale de ces changements à l’échelle de l’Antarctique grâce à une comparaison modèle-donnée. Cette approche a permis de souligner les forçages climatiques intervenant à l’échelle du forçage orbital et de documenter les connections inter sous-systèmes climatiques, mettant en lumière le rôle clé de la banquise. A l’échelle sub-Milankovitch, les compartiments climatiques affichent aussi des réponses synchrones mais les facteurs forçant restent à éclaircir. / The present Holocene interglacial period was affected by long-term and rapid millennial short-term climatic changes. Multi-proxy high-resolution studies are crucial to better understand the climatic system via all the sub-systems involved: crysophere, ocean, sea ice, atmosphere, and biosphere. A multi-scale and multi-proxy approach on two high resolution marine sediment cores off East Antarctica allowed us to provide accurate reconstructions of Milankovitch and sub-Milankovitch climatic variability of the sea ice zone. We characterized the response of climatic sub-systems to long- and short-term climatic changes and documented the spatial coherence of these changes over Antarctic thanks to coupled model-data comparison. This study highlights the forcing factors involved at Milankovitch timescales, the relationships linking the different climatic components and particularly the key role played by sea ice in the Earth climate. Forcing factors acting at the sub-Milankovitch timescales are less clear although sub-systems components display synchronous response.

Neste trabalho a variabilidade climatica do oceano Austral e a ocorrencia da Onda Circumpolar Antartica (OCA) sao investigadas. Foram usados os dados de uma simulaçao do modelo numerico acoplado do Nacional Centre for Atmospheric Research/ Community System Model - NCAR CCSM de 150 anos, e um conjunto de dados climatologicos como base de comparaçao dos dados do modelo. estes foram obtidos da Re-analise do NCEP/NCAR (National Center for Envirommental Prediction) para o periodo de janeiro de 1948 a julho de 2002. Com o intuito de analisar o comportamento sazonal e anual foram analisadas as climatologias e utilizada a tecnica de analise harmonica das variaveis de temperatura da superficie do mar (TSM), pressao ao nivel do mar (PNM), componentes meridional (Vy) e zonal (Vx) do vento. Para analisar o comportamento interanual dessas variaveis sao utilizados diagramas Hovmoeller, espectros de potencia, alem de tecnicas estatisticas como Empirical Ortogonal Functions (EOF) e singular Value Decomposition (SVD). / In this study the climatic variability of the Southern ocean and the Antarctic Circumpolar Wave (ACW) are investigated. The National Center for Atmospheric Research/ Community System Model _ NCAR CCSM coupled model 150 years simulation data is compered with the climatology data from the Nacional Center for Envirommental Prediction - NCEP/NCAR Re-analysis, for a period from january/1948 until july/2002. Annual and seasonal climatology and harmonic analysis are used for the following variables: sea surface temperature (SST), sea level pressure (SLP), meridional and zonal wind. Hovmoeller diagrams, potencial spectra and statistics methods such as Empirical Ortogonal Functions (EOF) and Singular Value Decomposition (SVD) are used to analyze changes in interannual behavior of this variables.

O avanço da tecnologia computacional e a sofisticação da modelagem numérica nos últimos anos tornou possível a realização de diversas simulações do clima terrestre. Essas simulações buscam reproduzir a dinâmica e a variabilidade do clima global, e consequentemente prever o clima futuro. Dentro do sistema climático, o oceano é o compartimento responsável por manter estabilidade do clima. Processos oceânicos como a formação e distribuição de massas de água têm um papel chave no armazenamento e redistribuição de energia pelo sistema. Mudanças nesses fenômenos podem implicar em variações drásticas do clima atual. Considerando isso, o presente trabalho visa descrever a estrutura espaço-temporal das massas de água do Oceano Atlântico Sul e do Oceano Austral. Para isso foram utilizados dados de modelos climáticos que foram utilizados na elaboração do 4° Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental para as Mudanças Climáticas. Os modelos são: ECHAM5/MPI-OM, IPSL-CM4-V1, MIROC3.2 e GFDL CM2.1. Dentre as diversas simulações são comparados os experimentos para o século XX (20c3m) e o experimento que assume a concentração de CO2 aumentando a uma taxa de 1% ao ano até o valor inicial duplicar (1pctto2x). Os resultados mostraram um aumento da temperatura da Água Intermediaria Antártica (AIA) e da Água Profunda Circumpolar (CDW). As densidades delas diminuíram significativamente tanto no cenário 20c3m quanto no 1pctto2x. A Água de Fundo Antártica (AFA) sofreu um resfriamento e passou a ocupar níveis mais profundos em ambos os cenários. As variações registradas no 1pctto2x foram mais intensas do que aquelas observadas no experimento 20c3m. Já variabilidade temporal das massas de água foram bastante divergentes entre os quatro modelos. / The development and sophistication of numerical models in recent years has allowed to perform many climate system\'s simulations. Such simulations aim to reproduce the dynamics and variability of the climate and consequently predict future climate and possible climate changes. Oceanic processes such as formation and distribution of water masses have an important role in understanding the oceans as a reservoir of salt, dissolved gases and heat. Considering that changes in such processes may have great impact in global and regional climate this work aims to describe spatial and temporal variability of water masses in the South Atlantic Ocean and Southern Ocean. Data from the numerical simulations used for the preparation of the Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report (4AR/IPCC) were used. Four climate models were chosen: ECHAM5/MPI-OM, IPSL-CM4-V1, MIROC3.2, NOAA / GFDL CM2.1. Results from the Climate of the 20th Century (20c3m) and the 1% per year CO2 increase (to doubling) experiment (1pctto2x) were analyzed. The four models show a positive trend of temperature and a freshening trend of the Antartic Intemediate Water (AAIW), Circumpolar Deep Water (CDW) and the Antartic Deep Water (AADW). The densities of these water masses become significantly lighter in the 20c3m scenario. In the 1pctto2x scenario in the AAIW and CDW moved to upper layers. Also in this scenario there is a cooling of the AADW, moving this water mass to deeper layers.

Com o presente trabalho contribuiu-se para o estudo das composições químicas das estrelas simbióticas do hemisfério sul, muito pouco exploradas na literatura. Apresenta-se um conjunto completo de simbióticas amarelas austrais extraído do catálogo de Belczynski [Belczynski]. Alguns dos objetos analisados não possuem nem sequer dados espectroscópicos na literatura. Obtém-se os dados deste trabalho com o telescópio de 1.6 m do LNA e da base de dados do satélite I.U.E. Calcula-se o avermelhamento a partir das linhas de recombinação do H, aplicando os valores de extinção interestelar obtidos dos espectros no visível aos do U.V. A partir das razões entre as linhas do [OIII] e [NII] e supondo uma temperatura eletrônica de 12 000 K (Nussbaumer [NussbuamerNP]) encontra-se as densidade eletrônicas presentes nas nebulosas dos sistemas simbióticos. Com estes dados, mais os os fluxos das linhas derivam-se as abundâncias químicas das nebulosas dos sistemas simbióticos; C, N, O no U.V. e He, Ar, S, O e N no visível. Comparam-se as abundâncias no visível com as das simbióticas na direção do bojo (Luna [Luna]) e com nebulosas planetárias (Escudero [Escudero]). Nota-se que em geral as simbióticas são mais enriquecidas em N e He do que as planetárias isto ocorre provavelmente porque as progenitoras das estrelas simbióticas são mais massivas do que a das planetárias. No entanto, para elementos como O, Ar e S encontram-se abundâncias muito próximas entre simbióticas e planetárias. Comparam-se também, as abundâncias das simbióticas amarelas desta amostra com a de planetárias do disco extraídas do trabalho de Pottasch [Pottasch84] , cefeidas de Luck e Lambert [Luck], abundâncias das gigantes G,K e M obtidas a partir de Lambert e Ries[Lambert], as anãs G e K de Reddy et al [Reddy], as gigantes M de Smith e Lambert[Smith90], abundâncias das estrelas Ba extraídas de Smith [Smith84], as estrelas mild Ba dos tipos espectrais G8 a K3 de Berdyugina [Berdyugina] , as early R de Dominy [Dominy], estrelas C de Lambert et al [Lambert86] e por fim as estrelas M e S (MS) de Smith & Lambert [Smith90]. Pode-se distinguir dois grupos de simbióticas amarelas a partir dos diagramas C/N-O/N. Um grupo apresenta produtos do ciclo CN e situa-se próximo à curva de baixa metalicidade e metalicidade solar. O outro grupo, encontra-se próximo da curva C/O=1, que consiste de objetos enriquecidos em carbono (Schmid & Nussbaumer[Nussbaumer01]). As estrelas simbióticas amarelas enriquecidas em C não estão univocamente associadas as estrelas Ba ou early R. Estes dois grupos representam as simbióticas amarelas tipo s e d' respectivamente. Por fim, conclui-se que os sistemas simbióticos amarelos analisados neste trabalho confirmam o modelo de que seriam estrelas AGBs iluminadas por alguma fonte quente de radiação. / The present work is a contribution to the study of chemical composition of southern symbiotic stars, scarcely studied in literature. We present a complete set of yellow southern symbiotic stars extracted from Belczynski. Some of the objects analyzed had no spectroscopic data in literature. The data were obtained using 1.6m telescope in LNA, Brazil and the IUE satelite database. The reddening was calculated from Hydrogen recombination lines. From the ratio fluxes of the lines of [OIII] and [NII] and a hypothetical electronic temperature of 12 000K (Nussbaumer) we estimated the eletronic density of the nebulae present in the symbiotic system. With this data plus the fluxes of lines observed we obtained the chemical abundances in symbiotic nebulae; C,N,O in U.V. and He, Ar, S, O and N in visible. The abundances of the yellow symbiotic stars were compared to planetary disc nebulae extracted from Pottasch, cefeids form Luck & Lambert, G, K and M giant abundances from Lambert & Ries, G and K dwarfs from Reddy et. al., M giants from Smith & Lambert, Ba star abundances from Smith, mild Ba stars type G8 and K3 from Berdygina, early R from Dominy, C stars form Lambert et. al. and M and S (MS)stars from Smith & Lambert. We can distinguish two types of yellow symbiotic groups. One group presents CN cycle products and is situated near the low metalicity and solar metalicity curve. The other group is found near the C/O=1 curve that is made of rich carbon objects (Schmid & Nussbaumer).The yellow symbiotic stars enriched in carbon are not univically asociated with Ba or early R stars. These two groups represent respectively the yellow s and d' symbiotics. The yellow symbiotic stars analyzed in this work confirm the model in which they would be AGB stars iluminated by some hot source radiation.

O avanço da tecnologia computacional e a sofisticação da modelagem numérica nos últimos anos tornou possível a realização de diversas simulações do clima terrestre. Essas simulações buscam reproduzir a dinâmica e a variabilidade do clima global, e consequentemente prever o clima futuro. Dentro do sistema climático, o oceano é o compartimento responsável por manter estabilidade do clima. Processos oceânicos como a formação e distribuição de massas de água têm um papel chave no armazenamento e redistribuição de energia pelo sistema. Mudanças nesses fenômenos podem implicar em variações drásticas do clima atual. Considerando isso, o presente trabalho visa descrever a estrutura espaço-temporal das massas de água do Oceano Atlântico Sul e do Oceano Austral. Para isso foram utilizados dados de modelos climáticos que foram utilizados na elaboração do 4° Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental para as Mudanças Climáticas. Os modelos são: ECHAM5/MPI-OM, IPSL-CM4-V1, MIROC3.2 e GFDL CM2.1. Dentre as diversas simulações são comparados os experimentos para o século XX (20c3m) e o experimento que assume a concentração de CO2 aumentando a uma taxa de 1% ao ano até o valor inicial duplicar (1pctto2x). Os resultados mostraram um aumento da temperatura da Água Intermediaria Antártica (AIA) e da Água Profunda Circumpolar (CDW). As densidades delas diminuíram significativamente tanto no cenário 20c3m quanto no 1pctto2x. A Água de Fundo Antártica (AFA) sofreu um resfriamento e passou a ocupar níveis mais profundos em ambos os cenários. As variações registradas no 1pctto2x foram mais intensas do que aquelas observadas no experimento 20c3m. Já variabilidade temporal das massas de água foram bastante divergentes entre os quatro modelos. / The development and sophistication of numerical models in recent years has allowed to perform many climate system\'s simulations. Such simulations aim to reproduce the dynamics and variability of the climate and consequently predict future climate and possible climate changes. Oceanic processes such as formation and distribution of water masses have an important role in understanding the oceans as a reservoir of salt, dissolved gases and heat. Considering that changes in such processes may have great impact in global and regional climate this work aims to describe spatial and temporal variability of water masses in the South Atlantic Ocean and Southern Ocean. Data from the numerical simulations used for the preparation of the Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report (4AR/IPCC) were used. Four climate models were chosen: ECHAM5/MPI-OM, IPSL-CM4-V1, MIROC3.2, NOAA / GFDL CM2.1. Results from the Climate of the 20th Century (20c3m) and the 1% per year CO2 increase (to doubling) experiment (1pctto2x) were analyzed. The four models show a positive trend of temperature and a freshening trend of the Antartic Intemediate Water (AAIW), Circumpolar Deep Water (CDW) and the Antartic Deep Water (AADW). The densities of these water masses become significantly lighter in the 20c3m scenario. In the 1pctto2x scenario in the AAIW and CDW moved to upper layers. Also in this scenario there is a cooling of the AADW, moving this water mass to deeper layers.

Un algorithme de calcul du flux air-mer de CO2 en utilisant les données satellitaires (sat) est développé et présenté dans cette thèse. Les paramètres utilisés pour ce calcul sont : la température à la surface de l’océan (SST) et la Chlorophyllea du satellite MODISAqua, la salinité (SSS) estimée par la SST de MODISAqua en utilisant la RLM, la fugacité du CO2 dans l’eau (fCO2eau) estimée par la SST et la Chla de MODISAqua en utilisant les FNNs, le CO2 atmosphérique de la station Cape Grim et la vitesse du vent des deux satellites ASQAT et QSCAT. Les données in situ récoltées sur le RV L’Astrolabe sont utilisées pour créer et valider les modèles. Ces derniers sont testés en utilisant les données sat. Cette étude se focalise sur le secteur australien de l’océan austral. Les résultats montres une amélioration de l’estimation de SSS par sat avec une précision de ±0.16 en utlisant la SST et la latitude, une bonne estimation de la fCO2eau d’une précision de ±9.45 µatm et un calcul du FCO2 avec une erreur de ±3 mmol CO2 m−2 d−1. Les programmes et modèle développé dans cette thèse on permet d’interpoler le FCO2. Dans la période du printemps à l’été austral, cette région devient de plus en plus un puits de CO2 atmosphérique au fil des années. / A step by step algorithm for air-sea CO2 flux (FCO2) calculation from satellite (sat) parameters is developed and presented presented in this thesis. Parameters used for this calculation are: sea surface temperature (SST) and chlorophylla (Chla) from MODISAqua satellite, sea surface salinity (SSS) estimated from MODISAqua SST using MLR, seawater CO2 fugacity (fCO2sw) estimated by MODISAqua SST and chla using FNN, atmospheric CO2 fugacity from the Cape Grim station and wind speed from QSCAT and ASCAT satellites. In situ data provided by several projects collected on the RV L'Astrolabe, are used to establish and validate the models. These models are then tested using sat data. This work focus on the Australian sector of the southern ocean. Results show: an improvement of satellite SSS estimation with a precision of ±0.16 using SST and latitude, an estimation of fCO2sw with a good accuracy of ±9.45 µatm and a calculation of FCO2 with a global RMSE of about ±3 mmol CO2 m−2 d−1. Programs and models developed in this study allow us to interpolate FCO2. In the period of austral spring and summer, this region is becoming a stronger sink of atmospheric CO2 throughout the years.

L'étude des données hydrologiques et biogéochimiques (fCO2, CT, nutriments et chlorophylle-a) récoltées entre Hobart et Dumont D'Urville d'octobre à mars (4 trajets en 1996/97 et 8 en 2002/03) montre que :<br />La région subantarctique (43-53°S) est un puits intense de CO2 au printemps comme en été et la variabilité interannuelle n'y semble pas significative.<br />La région située au sud de 62°S présente une forte variabilité spatio-temporelle due en grande partie à l'influence des glaces.<br />La zone ouverte de l'océan Austral (POOZ) présente la variabilité estivale interannuelle la plus importante: En février elle est presque à l'équilibre en 1997 (–0.3 mmol.m-2.j-1) et présente un puits intense en 2003 (–20.6 mmol.m-2.j-1). Une augmentation de la biomasse phytoplanctonique est à l'origine de ce puits. L'exploitation de différents paramètres révèle que l'augmentation de biomasse n'a pas pu être favorisée par une augmentation de SST, ni par un régime mélange/lumière ou par un contenu intégré d'ozone stratosphérique différents. Par contre, les processus à l'origine de cet accroissement semblent être liés à la présence d'un évènement ENSO en 2002/03 et à des apports de fer épisodiques provenant d'Australie.

Les modes de variabilités interannuelles du système couplé océan-atmosphère auxmoyennes latitudes de l'hémisphère sud sont étudiés avec un modèle de compléxité intermédiaire. L'objectif est de déterminer les mécanismes d'interactions océan-atmosphère indépendamment du forçage tropicale. Le modèle est un modèle atmosphérique quasi-géostrophique à 3 niveaux, couplé à une couche de mélange océanique de profondeur constante incluant l'advection géostrophique par le courant circumpolaire Antarctique (ACC). Le couplage océanatmosphère se fait par les flux de chaleur de surface et les transports d'Ekman forcés par la tension de vent de surface. Dans une simulation totalement couplée, l'atmosphère, qui inclue la dynamique des transitoires baroclines, exhibe un mode annulaire (SAM) comme premier mode de variabilité interannuelle. Les anomalies de vent induites par le SAM créent des courants méridiens d'Ekman dans la couche de mélange qui induisent à leur tour des anomalies de température océanique de surface qui sont ensuite avectées par l'ACC. Un mécanisme purement forcé où le rôle de l'océan est réduit à l'advection des anomalies de SST est suffisant pour reproduire les caractéristiques principales de la variabilité. Néanmoins, une rétroaction positive de l'océan est mise en évidence par l'analyse de la réponse stationnaire atmosphérique à une anomalie de SST (SSTa). Celle-ci est déterminée pour un ensemble d'expériences où une SSTa idéalisée est localisée en 14 longitudes différentes, uniformément réparties le long d'un cercle de moyenne latitude. En projetant les réponses obtenues sur les modes verticaux atmosphériques, il est mis en évidence la partition de la réponse en une composante barocline identique quelque soit la position de la SSTa et une composante barotrope se projetant sur le mode dominant de variabilité atmosphérique du modèle. La SSTa induit une anomalie d'air chaud dans la couche basse atmosphérique qui engendre une réponse barocline 45o à l'est. Cette réponse est due à l'advection du vortex stretching induit par la SSTa, par les vents d'ouest quasi-stationnaires. La réponse barotrope consiste en une haute pression aux moyennes latitudes et une basse pression sur le pôle quand les SSTa sont localisées de l'océan Atlantique ouest au centre de l'océan Indien ; et d'une haute pression sur le pôle quand elle est localisée du bassin Autralo- Antarctique au centre de l'océan Pacifique. Les réponses barotropes ont une composante tourbillonnaire identique. La différence entre les réponses est déterminée par la composante zonalement symétrique qui se projette sur le SAM. La réponse barotrope est formée par le terme d'advection de vorticité relative basse fréquence qui est lui-même déterminé par l'impact sur le pôle des interactions de l'anomalie de vorticité relative aux moyennes latitudes avec les ondes stationnaires du modèle.

L'écosystème pélagique Est Antarctique est dominé par le poisson Pleuragramma antarcticum qui représente jusqu'à 90% de la biomasse des poissons dans la colonne d'eau. P. antarcticum est la seule espèce de la famille des Nototheniidae dont la totalité du cycle de vie se déroule dans la colonne d'eau. Cette espèce se caractérise par un état larvaire particulièrement long qui dure un an et une distribution verticale avec les larves en surface et les individus les plus âgés en profondeur. P. antarcticum est planctonophage à tous ses stades de développement et est la proie principale d'un grand nombre de prédateurs supérieurs. Ainsi, P. antarcticum apparait comme une espèce clé de l'écosystème qui fait le lien entre le phytoplancton / zooplancton et les niveaux trophiques supérieurs. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié l'écologie trophique de cette espèce. Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié les variations d'abondance larvaire et la distribution verticale des différents stades de développement. Nous avons poursuivi l'étude de l'état larvaire afin de déterminer les paramètres qui influencent la condition des individus et si P. antarcticum peut être considéré comme un bon indicateur des changements de l'environnement polaire. La seconde partie de cette thèse a comme objectif de clarifier les relations trophiques de P. antarcticum et son rôle dans l'écosystème. Nous avons couplé différentes méthodes qui nous ont permis d'aborder le régime alimentaire instantané (contenus digestifs), sur quelques semaines (acides gras) et sur le mois (isotopes stables). P. antarcticum apparait comme une espèce clé dans un écosystème supposé en " taille de guêpe ". De ce fait, des changements d'abondance de cette espèce pourraient avoir un fort impact sur les niveaux trophiques inférieurs et supérieurs.