Améliorer et comprendre les projections océaniques des modèles de climat dans le Pacifique tropical

Cette thèse s'intéresse à la compréhension et à la modélisation des mécanismes qui façonnent la structure spatiale du réchauffement du Pacifique Tropical en réponse au changement climatique. Le Pacifique Tropical, région clé tant sur le plan économique qu'écologique, joue un rôle crucial dans la régulation du climat global. Les projections des modèles climatiques y annoncent un réchauffement marqué et spatialement contrasté dans les décennies à venir. La structure spatiale de ce réchauffement influence la stabilité de l'atmosphère, et détermine en partie les changements de circulation atmosphérique, océanique, et la réponse des écosystèmes. Il devient donc primordial d'identifier les mécanismes qui en déterminent l'évolution. Cependant, la fiabilité de ces projections est mise en cause par d'importantes divergences entre modèles, ainsi qu'entre modèles et observations sur les dernières décennies. Une des causes mises en avant pour expliquer cette diversité est la présence de forts biais systématiques dans les modèles climatiques, en particulier dans le Pacifique Tropical. Afin de lever ces incertitudes, ce travail s'articule autour de trois questions majeures à propos de la structure spatiale du réchauffement du Pacifique Tropical: (1) quels sont les mécanismes mis en jeu, (2) quelles sont les causes de sa diversité inter-modèles, et (3) comment les biais d'état moyen affectent les projections des modèles? Pour répondre à ces questions, une approche méthodologique originale est développée. Le premier axe repose sur une analyse statistique de bilans de chaleurs simplifiés de l'océan superficiel appliqués aux modèles de climat de la base de données CMIP. Le second s'appuie sur des simulations océaniques dédiées permettant de corriger l'influence des biais actuels des modèles de climat sur leurs projections futures, ainsi que de quantifier les contributions individuelles des changements de flux air-mer de chaleur, quantité de mouvement et eau douce à ces projections. Les résultats révèlent que les changements de flux de chaleur gouvernent la structure méridienne du réchauffement, avec un réchauffement plus marqué à l'équateur et plus faible dans le Pacifique Sud-Est. Les changements de tension du vent contrôlent quant à eux la distribution du réchauffement le long de l’équateur, en influençant les gradients zonaux de température de surface et l’intensité des alizés. La réponse océanique équatoriale aux changements de tension de vent dépend en outre fortement de l'état moyen actuel, ce qui explique une partie de la dispersion inter-modèles de cette réponse.Les projections corrigées des biais d'état moyen convergent vers un réchauffement équatorial marqué, un affaiblissement du gradient est-ouest à l'équateur, et un refroidissement relatif du Pacifique Sud-Est. Ces résultats soulignent que les biais des modèles de climat constituent une source majeure de divergence entre les structures spatiales du réchauffement qu'ils projettent, le reste de cette dispersion étant principalement lié à la diversité de changements de l'intensité des alizés projetée.Enfin, l'analyse de la période récente suggère que les contradictions entre changements de gradients zonaux de température observés et modélisés s'expliquent en grande partie par la variabilité interne, sous-estimée dans les modèles de climat. Ces résultats posent des bases solides pour anticiper les impacts du changement climatique dans le Pacifique Tropical. Si cette thèse s'est surtout concentrée sur la réduction des incertitudes des projections de paramètres physiques, des résultats préliminaires indiquent également des projections plus convaincantes en ce qui concerne la biogéochimie et les écosystèmes de l'océan Pacifique Tropical.