LMDz-CLIO, un nouveau modèle du système couplé atmosphère-océan-glace de mer pour l'étude des climats polaires

Dans le but d'étudier les climats polaires, un nouveau modèle de circulation générale du système couplé atmosphère-océan-glace de mer a été développé à l'Institut d'astronomie et de géophysique G. Lemaître (ASTR, Louvain)la-Neuve). Ce modèle se compose de modèle existants : LMDz pour la composante atmosphérique, développé au Laboratoire de météorologie dinamique (Paris), et CLIO pour la composante océan-glace de mer, construit à l'unité ASTR. Le premier objectif de cette thèse a consisté à coupler ces deux modèles, c'est-à-dire à gérer les échanges d'informations au niveau de la surface du système atmoshère-océan-glace de mer, de manière à ce que les modèles puissent évoluer de concert. Les transferts sont orchestrés par le coupleur OASIS mise au point au Centre Européen de recherche et de formation avancée en calcul scientific (Toulouse). Dans ce modèle couplé aucune correction de flux n'est appliquée. Un des atouts de ce modèle étant sa composante thermodynamique et dynamique de glace de mer sophistiquée, l'utilisation du modèle pour l'étude des climats polaires est particulièrement indiquée. Pour réaliser le couplage entre ls deux modèles, plusieurs développements ont été nécessaires. Tout d'abord, plusieurs améliorations ont été apportées au modèle LMDz. Ensuite, il a falluy identifier les grandeurs physiques essentielles pour le couplage. Enfin, un schéma d'interpolation spatiale a été développé. Pour permettre la validation du modèle, une simulation de contrôle de 100 ans a été effectué en maintenant les forçages externes constants aux valeurs actuelles. Il ressort que le climat simulé par le modèle dérive vers le froid (-1.34°C en 100 ans)ne annalyse plus poussée a été réalisée au niveau des différentes composantes du modèle : l'atmosphère, l'océan et la glace de mer. Cette dernière relève que le modèle LMDz-CLIO se comporte relativement bien par rapport aux autres modèles couplés existant aujourd'hui at aux observations dont on dispose. Après cette phase de validation du modèle, nous nous sommes fovcalisés sur le comportement de la glace de mer autour de l'Antarctique. En effet, dans cette région, la glace de mer disparaît brusquement au début de la simulation. Nous avons tenté d'identifier les mécanismes intervenant dans cette fonte rapide. Il s'avère que la diminution massive du volume de glace dans notre expérience de contrôle est en grande partie associée à des évènements convectifs intenses présents autour de l'Antarctique. Pour tenter de réduire cette convection, des expériences de sensibilité ont été réalisées. Deux d'entre elles donnent lieu à une couverture de glace réaliste au début de la simulation ; puis celle-ci disparaît suite à une convection trop importante. Les raisons du déclenchement de la convection ont été mises en évidence. Un décalage vers le nord des vents d'ouest prévalant dans ces régions induit un déplacement de la cellule océanique de Deacon. Cette modification de la circulation océanique provoque alors un changement du transport méridien de chaleur dans l'océan, qui conduit à un réchauffement des eaux de subsurface. Ce réchauffement engendre à terme une déstabilisation de la colonne d'eau. Un outil performant pour l'étude du climat dans les régions polaires a donc été mis au point au cours de cette thèse. Il pourra être utilisé par la suite dans le cadre d'autres recherches.Doctorat en sciences physiques - UCL, 200

Processes governing the supply of iron to phytoplankton in the Southern Ocean: a model study

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Light and iron are controlling ecosystem dynamics and biogeochemical cycles in the present-day Southern Ocean: results of the NEMO-SWAMCO model.

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Consistent past half-century trends in the atmosphere, the sea ice and the ocean at high southern latitudes

Simulations performed with the climate model LOVECLIM, aided with a simple data assimilation technique that forces a close matching of simulated and observed surface temperature variations, are able to reasonably reproduce the observed changes in the lower atmosphere, sea ice and ocean during the second half of the twentieth century. Although the simulated ice area slightly increases over the period 1980-2000, in agreement with observations, it decreases by 0.5 x 10(6) km(2) between early 1960s and early 1980s. No direct and reliable sea ice observations are available to firmly confirm this simulated decrease, but it is consistent with the data used to constrain model evolution as well as with additional independent data in both the atmosphere and the ocean. The simulated reduction of the ice area between the early 1960s and early 1980s is similar to the one simulated over that period as a response to the increase in greenhouse gas concentrations in the atmosphere while the increase in ice area over the last decades of the twentieth century is likely due to changes in atmospheric circulation. However, the exact contribution of external forcing and internal variability in the recent changes cannot be precisely estimated from our results. Our simulations also reproduce the observed oceanic subsurface warming north of the continental shelf of the Ross Sea and the salinity decrease on the Ross Sea continental shelf. Parts of those changes are likely related to the response of the system to the external forcing. Modifications in the wind pattern, influencing the ice production/melting rates, also play a role in the simulated surface salinity decrease

On the brine drainage and algal uptake controls on the nutrient supply to the sea interior

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Spatial distribution of the iron supply to phytoplankton in the Southern Ocean: a model study

An upgraded version of the biogeochemical model SWAMCO is coupled to the ocean-sea-ice model NEMO-LIM to explore processes governing the spatial distribution of the iron supply to phytoplankton in the Southern Ocean. The 3-D NEMO-LIM-SWAMCO model is implemented in the ocean domain south of latitude 30° S and runs are performed over September 1989–December 2000. Model scenarios include potential iron sources (atmospheric deposition, iceberg calving and continental sediments) as well as iron storage within sea ice, all formulated based on a literature review. When all these processes are included, the simulated iron profiles and phytoplankton bloom distributions show satisfactory agreement with observations. Analysis of simulations points to the key role played by continental sediments as a primary source for iron. Iceberg calving and melting contribute by up to 25% of Chl a simulated in areas under influence of icebergs while atmospheric deposition has little effect at high latitudes. Activating sea ice-ocean iron exchanges redistribute iron geographically. Stored in the ice during winter formation, iron is then transported due to ice motion and is released and made available to phytoplankton during summer melt, in the vicinity of the marginal ice zones. Transient iron storage and transport associated with sea ice dynamics stimulate summer phytoplankton blooming (up to 3 mg Chl a m−3) in the Weddell Sea and off East Antarctica but not in the Ross, Bellingshausen and Amundsen Seas. This contrasted feature results from the simulated variable content of iron in sea ice and release of melting ice showing higher ice-ocean iron fluxes in the continental shelves of the Weddell and Ross Seas than in the Eastern Weddell Sea and the Bellingshausen-Amundsen Seas. This study confirms that iron sources and transport in the Southern Ocean likely provide important mechanisms in the geographical development of phytoplankton blooms and associated ecosystems.info:eu-repo/semantics/publishe

Behavioral assessment of unilateral neglect: study of the psychometric properties of the Catherine Bergego Scale.

OBJECTIVE: To assess the psychometric properties of a scale for spatial neglect in everyday life. DESIGN: Validation study. SETTING: A neurologic rehabilitation unit in a university hospital. PARTICIPANTS: Eighty-three consecutive right-hemisphere stroke patients. INTERVENTIONS: Not applicable. MAIN OUTCOME MEASURES: The Catherine Bergego Scale (CBS) was used to assess neglect behavior and anosognosia. Its sensitivity was compared with that of 3 conventional tests. The inner structure of the scale was studied by principal component analysis. In addition, linearity, unidimensionality, and reliability of the scale were tested through Rasch analysis. RESULTS: Behavioral assessment correlated significantly to, but was more sensitive than, conventional tests. Anosognosia correlated significantly with neglect severity, although individual dissociations occurred. Factorial analysis disclosed a single underlying factor, explaining 65.8% of total variance. Rasch analysis also revealed that the 10 items defined a common, single ability continuum with widespread measurement range and quite regular item distribution, and showed a satisfactory reliability. CONCLUSION: Behavioral assessment proved to be more sensitive than conventional paper and pencil tasks. Both conventional statistics and Rasch analysis suggest that the CBS is reliable and valid, and that the 10 items define a homogeneous construct

Modelling the climate and its evolution at the global and regional scales : final report for the special project from the member state Belgium

The overall objective of the research project CLIMOD (CLImate MODelling) was to contribute to the international research effort leading to an improved understanding of the climate system and to a better assessment of the impact of human activities on the global and regional climates. Two main tools were employed to reach this goal : modelling and data analysis. Four Belgian reaseach teams haved pooled their expertise in this project : ASTR-GCMG (global climate modelling), GI (ice- sheet modelling),ASTR-RCMG (regional climate modelling), and RMI-GCS (climate data). At the beginning of the project, members of the research network CLIMOD had at their disposal a coupled atmosphere–ocean general circulation model (AOGCM), the first and the only one in Belgium, a regional atmospheric model (called MAR), and a Greenland ice-sheet model (GISM). Each of these complex three-dimensional models was run by a different team in a different location. At the end of the project, a community model, to which each team has contributed a component, is accessible to all in a common computer environment

L’hydrogéologie karstique : des premiers concepts aux avancées récentes

International audienceDepuis les premières idées nées il y a plus de 3 000 ans en Chine ou sur le pourtour de la Méditerranée, l’hydrogéologie karstique s’est enrichie des avancées des sciences en général. La pluridisciplinarité nécessaire pour aborder la singularité des aquifères karstiques lui confère une place particulière au sein des géosciences et explique l’origine de la diversité de la communauté qui s’y intéresse. Elle dispose à présent de nombreux outils d’investigation in situ, de calcul ou de modélisation qui ne se prêtent pas toujours à l’ingénierie opérationnelle. Dans les années 1970, deux courants de pensées complémentaires ont émergé. Le premier est basé sur une vision « fonctionnelle » du karst perçu comme un système transformant une entrée (précipitation) en une sortie (débit), alors que le second est basé sur une représentation « structurelle » constituée d’une matrice rocheuse fissurée recoupée par des fractures karstifiées et/ou conduits karstiques. Si ces deux visions s’accordent sur la coexistence de compartiments à écoulements lents et d’autres à écoulements rapides, elles sont à l’origine de différents modèles numériques de fonctionnement. Le développement de modèles robustes est un défi majeur pour répondre aux problématiques de volumes prélevables, de gestion des crues ou de protection de la ressource et ainsi à la demande sociétale croissante face aux pressions climatiques ou anthropiques. Le système karstique du Lez (Hérault) est pris comme exemple de la complémentarité des méthodes d’investigation et de modélisation

Long term monitoring of a Mediterranean karst system used for water supply. Implication for the characterizationand modelling of its dynamics. Case of the Lez karst system (MEDYCYSS Observatory)

International audienc