Emissions océaniques de gaz d’intérêt pour la chimie atmosphérique - Modélisation des dynamiques océaniques du CO, de l’isoprène et du DMS

L’activite phytoplanctonique est a l’origine de la production dans l’ocean de composes volatils, qui, une fois emis dans l’atmosphere, ont un impact sur sa capacite oxydante, la formation d’aerosols et la regulation du climat. Les emissions oceaniques de la plupart de ces composes sont neanmoins mal connues en raison d’un faible nombre d’observations in situ et d’un manque de connaissance dans les processus oceaniques en jeu. Dans un premier temps, je me suis interessee aux cycles oceaniques du monoxyde de carbone (CO) et de l’isoprene (C5H8). Afin de re-evaluer leurs emissions vers l’atmosphere, les processus de production et de consommation de ces gaz dans la colonne d’eau ont ete integres au modele 3-D de circulation oceanique et de biogeochimie marine NEMO-PISCES. En parallele, des compilations de concentrations oceaniques mesurees in situ et de resultats de laboratoire ont ete realisees a partir de la litterature afin de mieux contraindre ces processus oceaniques. J'ai obtenu les premieres spatialisations des emissions de CO et isoprene basees sur un modele 3-D de l'ocean et ne faisant pas appel a des donnees satellites pour le calcul des concentrations. Pour le CO, les emissions globales sont estimees a 4,0 Tg C an-1, avec une dynamique spatiale qui reflete principalement sa source photochimique. Cette dynamique est tres differente de celle produite dans les annees 80, qui etait la seule disponible pour la communaute de chimistes de l’atmosphere. Pour l’isoprene, j'ai montre l’importance de la temperature de l’eau dans la regulation de sa production phytoplanctonique. Les emissions globales sont estimees a 0,66 Tg C an-1, avec une dynamique spatiale qui reflete cette source. Pour les deux composes, j’ai egalement montre l’importance des effets de la circulation et du melange oceaniques dans la determination des concentrations de surface et donc des emissions vers l’atmosphere. Dans un second temps, je me suis interessee aux reponses des emissions oceaniques de CO, isoprene et sulfure de dimethyle (DMS) au changement climatique. Celui-ci conduit a une augmentation des emissions des 3 gaz (+9,4, +4,2 et +6,5% pour le CO, l’isoprene et le DMS en 2100 pour un scenario a fortes emissions de gaz a effet de serre). Les emissions ont tendance a augmenter aux hautes latitudes et a diminuer aux basses latitudes. Les changements globaux sont principalement controles par les changements de temperature de l'eau, alors que les changements dans la distribution spatiale sont controles par une redistribution de la production phytoplanctonique. Meme si les incertitudes sur la modelisation de ces cycles est encore importante, ce travail devrait permettre a terme d’integrer ces cycles dans un modele du systeme terre, couplant biogeochimie marine et chimie atmospherique, afin de mieux quantifier le role potentiel de ces interactions sur l’evolution de la chimie atmospherique et du climat.