Variabilité de l'océan Atlantique tropical au cours des deux derniers millénaires

La variabilité des températures de surface de la mer (SST, acronymes en anglais) dans l'Atlantique tropical est contrôlée par deux modes principaux. Le Niño atlantique ou Mode Zonal Atlantique (AZM) et le Mode Méridien Atlantique (AMM), caractérisé par un gradient de SST trans-équatorial. Les variations du vent zonal jouent un rôle important dans la variabilité des SST de l'Atlantique tropical par le biais du feedback de Bjerknes, des remontées d'eau et du basculement de la profondeur de la thermocline à l'équateur. La variabilité des échanges tropicaux-extratropicaux peut aussi jouer un rôle par l'intermédiaire des cellules subtropicales de retournement méridien de l'Atlantique (STCs). Les STCs sont peu profondes et transportent l'eau pénétrant au niveau de la thermocline depuis les régions subtropicales vers les tropiques et sont responsables d'une grande partie du transport de chaleur vers les pôles. Les modes zonaux et méridiens et les STCs atlantiques, couplé à l'intensité des vents, peuvent donc jouer un rôle important dans la modulation du cycle hydrologique par le biais de changements des SST et de la position de la zone de convergence intertropicale (ITCZ). Cette thèse s'intéressent aux processus régissant l'évolution de ces dynamiques interconnectées au cours des deux derniers millénaires à l'aide des simulations climatiques CMIP6 afin de caractériser: (1) les changements de l'AZM et de l'AMM au XXe siècle en réponse au forçage anthropique et les impacts sur les précipitations régionales; (2) l'influence du forçage volcanique sur la variabilité de l'Atlantique tropical au cours des 1000 dernières années (850-1850 C.E); et (3) les mécanismes à long terme reliant la variabilité de la SST aux STCs et à la branche supérieure de la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique (AMOC). Les résultats révèlent un affaiblissement robuste de ces variabilités après 1970, soulignant le rôle dominant des forçages anthropiques dans l'affaiblissement des vents de l'Atlantique tropical Nord. La tendance au réchauffement de l'Atlantique tropical associé à une phase négative de la Variabilité Multidécennale Atlantique ont également contribué à réduire l'amplitude de la variance de l'AMM et de l'AZM. La rétroaction vent-évaporation-SST qui en résulte favorise en retour le déplacement de la ITCZ vers le nord et une tendance positive/négative des précipitations au Sahel/Nord-Est brésilien. Pendant le dernier millénaire, le forçage volcanique apparaît en revanche comme le principal modulateur externe. Les grandes éruptions déclenchent un refroidissement retardé de type Atlantique Niña après une réponse initiale du Pacifique semblable à El Niño, induite par des interactions d'ondes atmosphériques équatoriales soutenu par un refroidissement différentiel sous les tropiques et un gradient zonal inter-bassins des pressions au niveau de la mer. En étendant l'étude aux deux derniers millénaires (500-2015 C.E.), nous démontrons que les STCs agissent comme un mécanisme de rétroaction positive pour la variabilité de l'AMM, par le biais de l'upwelling équatorial et du transport d'Ekman alors que la variabilité de l'AZM est principalement influencée par le contre-courant équatorial et l'upwelling de bord Est. Cependant, le réchauffement anthropique a perturbé les voies naturelles des STCs, introduisant des modifications asymétriques de leur intensité entre les deux hémisphères en réponse aux changements du régime de vents. L'affaiblissement de l'AMOC au cours des dernières décennies et ses interactions avec les STCs induisent une réorganisation zonale plus complexe, atténuant l'upwelling équatorial malgré des modifications à grande échelle de la circulation. En identifiant les principales interactions océan-atmosphère reliant les processus de surface et de subsurface à différentes échelles de temps depuis 2000 ans, cette thèse propose une vision intégrée des dynamiques dans l'Atlantique tropical et leurs implications pour le climat futur.