ERC Starting Grant Wave-modulated Arctic Air-sea eXchanges and Turbulence (WAAXT) Durée du projet : 2019 – 2023 Financement : 2M€

Wave-modulated Arctic Air-sea eXchanges and Turbulence (WAAXT) est un projet créé pour améliorer nos connaissances des processus dans la couche limite de la Mer Arctique. 

L’étendue de la banquise dans les zones polaires est liée à la météo et au climat des basses latitudes par des téléconnexions très complexes. Ainsi, l’étendue de la banquise est à la fois un indicateur et un modulateur des changements climatiques globaux.

Depuis le début de l’époque satellitaire (fin années 1970s), l’aire de la Mer Arctique couverte par la glace diminue. Par conséquent, les processus agissant dans la "mer libre" commencent à être plus importants pour la dynamique de la Mer Arctique. Une des différences fondamentales entre la mer "libre" et la mer couverte de glace, c’est la présence des vagues (Fig. 1). Les vagues de surface et les processus associés modifient les fluxes air-mer, la turbulence de la couche limite, et la balance dynamique dominante dans l’océan peu profond.

Figure 1: Différence entre océans couvert de glace  (a) et libre (b).  Les photos ont toutes deux été prises avec la même vitesse du vent (~17m/s).  La glace freine la formation des vagues et leur déferlement, et donc les échanges d’énergie, de moment cinétique, et de gaz entre l’atmosphère et l’océan.

Si on veut prévoir les effets et les implications du changement de la couverture de glace dans la Mer Arctique sur les changements du climat global, il faut correctement traiter les rétroactions très complexes à plusieurs échelles entre l’atmosphère, l’océan, la glace de mer, et les vagues.

WAAXT va utiliser une série d’expériences en mer pour étudier les processus à très petite échelle liés avec l’augmentation des vagues dans l’Arctique. WAAXT se focalise sur trois aspects : 1) Modification et suppression de la formation de glace par le mouvement des vagues et l’augmentation de la turbulence associée. 2) La rupture de la glace de la mer par le mouvement des vagues et les effets résultants : le changement des fluxes air-mer, la structure de la mer peu profonde, et la vitesse de fonte de la glace. 3) Interactions entre la turbulence créée par les vagues, en particulier le déferlement et les circulations de Langmuir, et la stratification haline unique à la Mer Arctique. Un des enjeux fondamentaux de ces processus c’est leur intermittence spatiale, qui va être capturée avec un jeu d’instrumentations multiplateformes (Fig. 2).

Figure 2: Schéma des déploiements instrumentaux pendant WAAXT.  Utilisant plusieurs plateformes, pilotées et autonomes, il sera possible de mesurer les vagues, la glace, et la turbulence aux échelles entre centimètres et centaines des kilomètres.  Les véhicules autonomes sous-marin (AUVs) mesureront la turbulence de l’océan peu profond, les capteurs aériens mesureront les vagues et la glace, les bouées FLAME (développées au LOPS Ifremer) mesureront les  flux air-mer, et le contexte à grande échelle sera fourni par télédétection satellitaire.

Les expériences en mer débuteront dans un laboratoire naturel dans l’estuaire St. Laurent (Canada). Les avancées faites là-bas, côté scientifique et ingénierie, seront appliquées aux expériences à plus grande échelle dans la Mer Arctique.

L’objectif à long-terme pour WAAXT est de produire les données et paramétrisations nécessaires pour comprendre les rétroactions climatiques liées à l’émergence des vagues saisonnières dans le basin Arctique.

Contact : Peter Sutherland.