La variabilité régionale du niveau de la mer

par Benoit Meyssignac

Thèse de doctorat en Océanographie spatiale

Sous la direction de Anny Cazenave et de Rosemary Morrow.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Au cours du XXème siècle, les mesures marégraphiques ont permis d'estimer la hausse du niveau de la mer global à 1. 7 mm. A-1. Depuis deux décennies, les observations faites par les satellites altimétriques indiquent une hausse du niveau de la mer plus rapide, de 3. 2 mm. A-1 sur la période 1993-2011. Grâce à leur couverture quasi-globale, les observations spatiales ont aussi révélé une forte variabilité régionale dans la hausse du niveau de la mer qui dépasse de beaucoup la hausse moyenne globale dans de nombreuses régions du globe. Cette composante régionale qui s'ajoute à la hausse globale pour donner le niveau de la mer total local, est essentielle dans l'e��tude des impacts de la hausse du niveau de la mer sur les régions côtières et les îles basses. Dans cette thèse, nous analysons les observations de la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer, nous proposons une reconstruction de cette variabilité régionale depuis 1950 (i. E. Avant l'avènement de l'altimétrie spatiale) et nous étudions ses causes et ses origines. Tout d'abord, nous proposons une reconstruction de la variabilité régionale du niveau de la mer dans le passé (avant la période altimétrique) en combinant des données marégraphiques avec les structures spatiales propres de l'océan déduites des modèles d'océan. Cette méthode permet de reconstruire le niveau de la mer en 2 dimensions depuis 1950, sur la majeure partie du globe, avec une résolution proche de celle de l'altimétrie spatiale. Ensuite, nous appliquons la méthode de reconstruction pour estimer la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer passée dans trois régions sensibles au réchauffement climatique : le Pacifique tropical, la mer Méditerranée et l'océan Arctique. Nous en déduisons pour ces régions la hausse totale ( régionale plus moyenne globale) du niveau de la mer local au cours des dernières décennies. Pour les sites où l'on dispose de mesures du mouvement de la croûte terrestre, nous évaluons la hausse local du niveau de la mer relatif (i. E. Hausse du niveau de la mer totale plus mouvement de la croûte local) depuis 1950. Le but est de permettre les études de l'impact local de la hausse du niveau de la mer aux échelles climatiques. Enfin, nous analysons l'origine de la variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer pour déterminer si elle est due à l'activité anthropique ou si elle résulte de la variabilité naturelle du système climatique. Nous nous focalisons sur le Pacifque tropical qui est marqué par une très forte variabilité régionale de la hausse du niveau de la mer depuis 1993. Grâce a la reconstruction du niveau de la mer depuis 1950, nous montrons que cette variabilité régionale récente (17 dernières années) n'est pas stationnaire dans le temps mais qu'elle fluctue en lien avec une basse fréquence du mode de variabilité ENSO. Avec les modèles de climat du projet CMIP3, nous montrons de plus que cette variabilité régionale est essentiellement d'origine naturelle (variabilité interne du système climatique) et que l'impact anthropique y est trop faible pour l'instant pour y être détecté.

  • Titre traduit

    Regional variability in sea level rise


  • Résumé

    Over the XXth century, tide gauge records indicate a rise in global sea level of 1. 7 mm. A-1. For the past two decades, satellite altimetry data indicate a faster sea level rise of 3. 2 mm. A-1 (period 1993-2011). Thanks to its global coverage, they also reveal a strong regional variability in sea level rise that is several times bigger than the global rise in many regions of the world. This regional signal, which must be added to the global sea level rise to compute the total sea level signal, is essential when assessing the potential impacts of sea level rise in coastal areas and low lying islands. In this thesis, we analyse the observed regional variability in sea level rise from satellite altimetry (since 1993), we propose a reconstruction of the past regional variability since 1950 (i. E. Prior to altimetry) and we discuss its causes (thermal expansion of the ocean plus land ice loss) and origins (from natural or anthropogenic origin). First, we propose a reconstruction of the sea level variations for the past decades (before the altimetry era) by combining tide gauge records with the principal spatial structures of the ocean deduced from ocean general circulation models. This method enables to reconstruct the 2 dimensional sea level variations since 1950 with a spatial coverage and resolution similar to the satellite altimetry ones. In the second part of this thesis, the reconstruction method is applied to estimate the past regional variability in three regions which are particularly vulnerable to sea level rise: the tropical Pacific, the Mediterranean sea and the Arctic ocean. For each region, the reconstruction gives an estimation of the total (regional component plus global mean) 2-dimensional sea level rise over the past decades. For the sites where vertical crustal motion monitoring is available, we compute as well the total relative sea level (i. E. Total sea level rise plus the local vertical crustal motion) since 1950. The objective is to provide estimates of the relative local sea level rise at climatic time scales to allow further studies on the coastal impacts of sea level rise. In the last part of this thesis, the question of the origins of the regional variability in sea level rise is addressed. We examine whether the regional variability in observed sea level rise since 1993 is a consequence of the anthropogenic activity or if it results essentially from the natural variability of the climate system. We focus on the Tropical Pacific where the regional variability in sea level rise is particularly strong since 1993. On the basis of the reconstruction of the sea level variations since 1950, we show that the recent regional variability in sea level rise observed by satellite (over the last 17 years) in this region is not stationnary. It fluctuates with time, following some low frequency of the ENSO climate mode of variability. With the CMIP3 climate models, we show that this regional variability is dominated by the natural variability of the climate system (essentially by the internal variability of the climate system) and that the signature of the anthropogenic activity is still too weak in this region to be detected.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (132 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 273-297

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0139
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