Reconstruction de l’état océanique avec des observations in situ et la méthode des analogues : application à la variabilité du Pacifique tropical

Dans le Pacifique tropical, le phénomène El Niño – Oscillation Australe (ENSO, El Niño – Southern Oscillation) constitue une composante majeure de la variabilité climatique. L’analyse précise de l’ensemble des observations de température et de salinité dans l’océan pourrait améliorer notre compréhension d’ENSO, de sa complexité, et de son évolution en relation avec la Variabilité Décennale du Pacifique Tropical (TPDV, Tropical Pacific Decadal Variability) et au changement climatique lié à l’augmentation des gaz à effet de serre. La TPDV est liée à de multiples phénomènes océaniques et atmosphériques, influençant ENSO et rendant plus difficile l’estimation des changements liés au forçage anthropique. La compréhension de la TPDV représente un enjeu important pour la recherche climatique. Au cours des deux dernières décennies, les flotteurs Argo ont produit une base de données sans précédent d’observations de température et de salinité, réduisant nettement les incertitudes dans les analyses qui en sont faites. Cependant, avant la période Argo, les observations étaient plus rares et plus difficiles à analyser. Dans cette thèse, les données Argo sont utilisées pour estimer la covariance spatiale entre la température et la salinité océaniques, et pour construire un modèle dynamique basé sur la méthode des Analogues, propageant l’information du futur vers le passé. Ces éléments sont combinés dans RedAnDA (Reduced-space Analog Data Assimilation), une méthode d’analyse dite ≪ data-driven ≫, appliquée aux observations de la période pré-Argo dans le Pacifique tropical. Le développement, l’implémentation et la validation de RedAnDA représentent une grande part du travail accompli. La validation a été réalisée en utilisant des sorties de modèles et des observations synthétiques, ainsi qu’en comparant les résultats obtenus avec les données réelles à d’autres produits d’analyse de données de température et de salinité largement utilisés par la communauté. Des reconstructions de la salinité et de la température dans le Pacifique tropical, au cours du 20ème ont ainsi été obtenues, avec une amélioration de la représentation de la variabilité interannuelle associée à ENSO. A l’aide de ces reconstructions et d’analyses préliminaires, les phénomènes associés à la variabilité basse fréquence ont été étudiés, par leur description et l’établissement de leur modulation mutuelle. Notamment, le changement climatique lie aux émissions anthropiques provoquerait un refroidissement de l’équateur en subsurface, et un réchauffement du Pacifique, plus intense a 100-m de profondeur. La salinité de surface serait sujette à une augmentation dans le nord-ouest du Pacifique tropical, alors que dans le sud-est elle diminuerait. La TPDV a été isolée du signal, permettant sa description en termes d’anomalies de salinité et de température. Ces anomalies seraient majoritairement dues aux déplacements verticaux des isopycnes (heave), mais avec une contribution non négligeable des anomalies de température et de salinité compensées (spiciness).