GoodHope :

A study and monitoring of the Indo-Atlantic connections.

 An international co-operative project.

A process study and a contribution to CLIVAR - Southern Ocean

 

 

Résumé du projet et objectifs

 

Tandis qu'on suspecte la dynamique de l'Océan Austral d'être importante pour la circulation océanique globale, notre compréhension de sa dynamique tridimensionnelle et de sa variabilité est rudimentaire. Notre projet a comme ambition de combler partiellement ces lacunes en établissant un programme d'observations périodiques à travers une radiale entre les continents Africain et Antarctique.

 

Le passage au sud de l'Afrique est d'importance capitale pour la circulation de l'Océan Austral et donc dans l'impact de celle-ci sur la circulation à grande échelle de l'océan global et le climat.

 

Les objectifs finals de notre projet sont :

 

·        La compréhension des échanges interbassins entre les Océans Indien et Atlantique (en termes de bilan des masses d'eau, de chaleur et d'eau douce) et de leur impact sur la circulation globale thermohaline et le climat de nos jours.

 

·        L'impact de ces échanges sur le climat local de l'Afrique Australe.

 

·        La surveillance de l'état et de ses variations des structures dynamiques particulières à l'Océan Austral (Courant Circumpolaire Antarctique, régions frontales, …) dans la même gamme de longitude.

 

·        Une quantification des échanges thermiques air-mer régionaux afin d'étudier leur rôle sur le bilan de chaleur global (en liaison avec les interactions océan-atmosphère très locales et extrêmement intenses dans la région de la rétroflexion du Courant des Aguilles).

 

Le projet international GoodHope  a pour objectif de mettre en place un réseau de mesures à long terme dans l'Océan Austral, le long d'une radiale reliant les continents Africain et Antarctique (Fig.1). Région océanique très vaste, éloignée et hostile, l'Océan Austral est extrêmement pauvre en observations. Ainsi de nombreuses questions concernant son état "moyen", sa variabilité et son rôle dans la circulation océanique globale et l'état du climat actuel restent ouvertes. Les mesures que nous entendons mettre en œuvre permettrons de quantifier et suivre l'évolution de différentes structures dynamiques (régions frontales, échanges des masses d'eau indo-atlantiques, …) et thermohalines (e.g., structure et variations des eaux de la thermocline, ….) de l'Océan Austral au Sud de l'Afrique et aideront à comprendre leur rôle dans l'état du climat actuel. La radiale s'appuiera sur deux réseaux courantométriques déjà en place (les projets ASTTEX au nord et WECCON au sud). De plus, le positionnement de cette radiale a été choisi de manière a suivre la trace au sol nr.133 du satellite Jason1 afin de pouvoir utiliser de manière optimale les observations altimétriques.

 


 

 

Comme indiqué plus haut, ce projet est conduit en coopération avec divers instituts scientifiques de pays différents. L'apport Français en terme de mesures pour l’année 2004 consistera : (i) à déployer des flotteurs profilants PROVOR nécessaires à la détermination de la structure thermohaline et sa variabilité sur les 2000 m supérieurs de la colonne d'eau; (ii) à acquérir des mesures XBTs, qui demeurent les mesures les plus adaptés à un suivi dense (dans l'espace et dans le temps) des couches supérieures de l'océan. (iii) participer à l’acquisition de données hydrologiques et des traceurs sur toute la colonne d’eau lors de la radiale CTD prévue, sauf changements, en octobre-novembre 2004. Ces observations seront intégrées aux mesures satellitales et aux données courantométriques pour atteindre nos objectifs scientifiques.

 

Notre démarche scientifique s’inscrit aussi dans la volonté de contribuer au réseau mondial d'observations dans cette région particulièrement pauvre en mesures, dont la connaissance est cependant cruciale dans un contexte d‘étude de la variabilité climatique. La réunion  Southern Oceans Observations Workshop , à Perth en novembre 2001, a vivement reccomandé la mise en place d'une surveillance de la radiale Australe au Sud de l'Afrique. À l’heure actuelle, il y n’a aucun engagement au niveau international pour des études dans ce secteur de l'Océan Austral.

 

Le projet GOODHOPE est complémentaire du projet FLOSTRAL – qui propose un lancement de flotteurs PROVOR dans le secteur sud est de l’Océan Indien avec un déploiement d'environs 30 flotteurs entre 2003 (phase accomplie) et 2004. Nous espérons organiser le déploiement dans le secteur au sud de l'Afrique pendant les deux prochaines années de manière à pouvoir disposer de mesures complémentaires cohérentes dans le temps.

 

Où et quand déployer les flotteurs et les XBTs ?

 

Notre premier choix est d’avoir un déploiement de 20 flotteurs chaque année en 2004 et 2005, avec 13 flotteurs déployés entre l'Afrique du Sud (environs 30°S) et 60°S en février 2004 et février 2005. Au sud de 60°S des flotteurs profilants allemands ont été déployés cette année dans la région du gyre de Weddel et vraisemblablement resteront toujours au sud de 60°S. Tout le long de la radiale nous déploierons des XBTs à une résolution de 15' (qui revient à 200 XBTs/an en tenant compte d'environs 10% de faillite). Ces mesures de température nous permettrons de révéler les structures thermodynamiques de la couche supérieure de la colonne d'eau à relativement fine échelle (tourbillons, filaments, fronts, …).

Nous renouvellerons le déploiement des 13 flotteurs en février 2005 parce que les conditions dynamiques du CCA (courant barotrope et très intense s'écoulant vers l'Est) et de la Rétroflection des Aiguilles sont telles que les flotteurs s'éloigneront vite de leur position originelle. Notamment, en prévision du fort déplacement vers l'Est des flotteurs déployés dans le CCA et afin de pouvoir échantillonner au moins les variations intra-saisonnières, nous déploierons 4 flotteurs/an supplémentaires entre 40 et 50°S (position moyenne du CCA à ces longitudes). Quant aux flotteurs déployés dans la région subtropicale (au nord de 40°S), nous prévoyons qu'ils se déplaceront vers le Nord-Ouest, i.e., en direction opposée par rapport aux flotteurs déployés dans le CCA et moins rapidement. Pour ces flotteurs "subtropicaux", nous estimons qu'un déploiement annuel devrait suffire à l'échantillonnage de la région.

Trois flotteurs/an seront enfin dédiés à l'étude de processus sur les anneaux des Aiguilles. Ces flotteurs seront déployés dans des tourbillons formés en automne/hiver afin de suivre la variation de leur propriétés au fil des saisons et de leur déplacement, et explorer les hypothèses des échanges air-mer et/ou de mélange avec des eaux modales et intermédiaires. Ces déploiements respecteront aussi les critères ARGO.

En complément aux mesures des flotteurs profilants et des XBTs, des mesures de SST et SSS (thermosalinographe), de traceurs (nutritifs) et de chlorophylle seront effectués le long des radiales.

 

Quel échantillonnage temporel et vertical ?

 

La fréquence des profils verticaux sera de 10 jours, en accord avec la couverture altimétrique. La profondeur de chaque profil sera 2000 m (maximale, suivant la bathymétrie). Le choix de la profondeur de dérive (parking depth) n’est pas encore fixée; il sera basé sur un équilibre entre une mesure directe du CCA, du déplacement des anneaux des Aguilles, du déplacement des eaux intermédiaires et profondes et de la requête de pouvoir disposer de mesures répétés dans des positions fixes.

 

Logistique des navires

 

Les déploiements des flotteurs et des XBTs seront effectués essentiellement à partir du navire brise-glace Sud-Africain S. A. Agulhas lors de son service de ravitaillement des bases antarctiques Allemande (Neumayer) et Sud-Africaines (SANAE, Iles Marion, Iles Gough). Notamment, les deux radiales de février (2004 et 2005) seront effectués par le S. A. Agulhas lors du ravitaillement de la base Neumayer. Les flotteurs destinés à l'étude des anneaux des Aiguilles seront mouillés à partir du SA Agulhas lors de son trajet vers les Iles Marion en début de l'hiver austral (avril-mai). Le déploiement des quatre flotteurs/an entre 40°S et 50°S sera effectué ou bien depuis le navire océanographique Allemand Polarstern, ou bien depuis le brise-glace Russe "Akademik Fedorov".

 

Calendrier 2004 :

Le démarrage officiel et opérationnel du projet est prévu le 25 février 2004 avec le départ du navire Sud Africain « SA Agulhas » pour la première section XBT (à haute densité de mesures), le lancement des premiers flotteurs profilants ARGO, de bouée de surface et des mesures « en route » physiques et biogéochimiques. Ensuite, le programme observationnel s’enchaîne avec une campagne dédié à l’étude des tourbillons des Iles Marions et pendant laquelle nous avons réussi à insérer une partie dédié plus spécifiquement à l’étude des anneaux des Aguilles « froids » ou anomales (cf. projet de recherche en Anglais). Au début du printemps austral 2004, les campagnes recommencent avec la mise en place de la première radiale CTD-biogéochimie à bord du navire Russe « Akademik Vavilov ». Continuent, à nouveau avec les lignes XBTs de la « SA Agulhas », de l’ »Akademik Fedorov » et la ligne de XBTs à haute densité de la « SA Agulhas » en février 2005 ainsi que de la fin de la première phase du projet ASTTEX. Ces opérations à la mer sont résumés dans le tableau ci-joint.


 

 

 

            Naturellement, toutes ces opérations à la mer signifient la récolte d’un nombre important et rapidement croissant de données. La mise en œuvre du traitement et de l’étude de ces données se fera en collaboration coordonnée avec tous les chercheurs impliqués dans le projet.

            Pour commencer et en termes de phase d’étude préliminaire nous accomplirons une étude synthétique des données existantes dans la région (essentiellement XBTs et quelques radiales WOCE). Cette étude se fera par un stage de DEA en coencadrement entre le Laboratoire de Physique des Océans (S. Speich et M. Arhan) et l’Université du Cap (I. Ansorge et J. Lutjeharms). Des études de modélisation régionale compléteront  la phase d’étude initiale effectuée au LPO.

 

 

Insertion du projet dans le cadre national :

 

Programmes nationaux

Cette expérience de mesures se situe dans le cadre de plusieurs programmes nationaux : PNEDC/CLIVAR - Thème Austral, PNEDC/CLIVAR - Thème Climat-Anthropique (CO2), GDR Austral; PROOF - Thème processus à l'interface air-mer et du PATOM – Processus océaniques de mésoéchelle et intéractions air-mer.

 

Evaluation du projet au niveau national

La partie scientifique de ce projet  (qui, avait alors une forme très préliminaire) avait été évaluée positivement au PATOM pour l’année 2003 mais aucune contribution financière a été allouée par ce programme au projet. Cette année nous n’avons pas répondu à l’appel d’offre du PATOM parce que nous préférons attendre le flux du premier jeu de données pour la mise en place de la partie du projet dédiée plus particulièrement à la meso-échelle.  Le projet  a eu un soutien en termes de flotteurs profilants PROVOR et de XBTs par le programme MERCATOR/CORIOLIS (20 flotteurs et 48 XBTs alloué pour l’année 2004).

 

Collaborations

La mise en place du projet  a bénéficié de l’expérience de nombre de collègues et elle s’insère dans le cadre de projets expérimentaux déjà existants (SURVOSTRAL, FLOSTRAL, OISO, DRAKE) et de modélisation (Bilbo, Drakkar).

 

 

Insertion dans le cadre international :

 

Programmes internationaux

Au niveau internationale, ce projet  s’insère dans les objectifs scientifiques de CLIVAR (en particulier, Austral et Atlantic) , de CliC et du programme ARGO.

 

Evaluation du projet au niveau international

Au niveau internationale, ce projet  s’insère dans les objectifs scientifiques de CLIVAR (en particulier, Austral et Atlantic) , de CliC et du programme ARGO.

Le projet a été accueilli de manière très favorable au dernier South Atlantic Observing System Workshop (SACOS, Angra dos Reis, Brazil, février 2003). Il a ensuite été présenté à la dernière réunion du Southern Ocean CLIVAR/CliC Panel (8-12 septembre 2003, AWI, Bremerhaven, Allamagne) . Ce comité a approuvé (endorsed)  le projet. ( cf.  le dernier numero de la pubblication CLIVAR « Exchanges » www.clivar.org/publications/exchanges/ et la prochaine parution du rapport du Comité CLIVAR sur l’Océan Austral).

 

Collaborations

De part de sa structure, le cœur du projet  lui-même est fondé sur un formidable  effort de coopération international (24 chercheurs  provenant de 13 instituts différents). Néanmoins, au delà de ce pelotons de scientifiques, nous avons établi des contacts avec des scientifiques menant des expériences dans la région. Ainsi, pour citer quelques noms, nous avons contacté Harry Bryden et le groupe JRD pour leurs mesures dans l’Indien et à Drake (SOC Southampton, UK) ; Lisa Beal pour ses projets au niveau du Courant des Aguilles (RSMAS, Miami USA), Steve Rintoul et son groupe pour la radiale SR3 au sud de l’Australie (CSIRO, Hobbart Australia), Arnold Gordon pour ses projets et son expérience personnelle dans la région (LDEO, Palisades, New York, USA), … .