Canicules océaniques en Méditerranée : détection, variabilité passée et évolution future

L'objectif principal de ce travail de these est d'etudier la variabilite passee et l'evolution future des episodes de temperatures oceaniques anormalement chaudes en Mediterranee. Ces evenements, appeles canicules oceaniques ou Marine Heatwaves en anglais (MHW), sont connues pour exercer une pression considerable sur les ecosystemes marins et les pecheries associees un peu partout dans le monde. Nous proposons une nouvelle methode de detection automatique des MHWs d'ete basee sur le 99eme centile de la temperature quotidienne de la surface de la mer (TSM) en climat present et tenant compte de la diversite geographique de la zone. La probabilite d'occurrence des MHWs et leurs caracteristiques spatio-temporelles sont ensuite etudiees. D'autres indicateurs integres tels que la duree, l'intensite, l'extension spatiale maximale ou la severite permettent de completer la description des MHWs. Au cours de cette these et en fonction des applications, la methode de detection est appliquee a differents types de donnees : observations in-situ aux bouees, produit satellitaire et differents modeles haute resolution et couples haute frequence du systeme climatique regional (RCSMs pour Regional Climate System Model en anglais) y compris le nouveau modele CNRM-RCSM6 et l'ensemble Med-CORDEX multi-modele (5) et multi-scenarios (3). L'algorithme de detection est d'abord teste sur la MHW de 2003 afin de montrer qu'il est peu sensible aux differents parametres de reglage. L'evaluation des simulations retrospectives et historiques montrent que les RCSMs sont capables dans l'ensemble de bien reproduire l'occurrence et les caracteristiques des MHWs observees par satellite. Nous etudions ensuite la variabilite passee des MHWs de surface (1982-2017) ainsi que leurs facteurs explicatifs en utilisant le modele CNRM-RCSM6. Nous examinons, leurs caracteristiques entre 20-55 m de profondeur, la ou la plupart des mortalites de masse liees au stress thermique des ecosystemes mediterraneens ont ete observees dans le passe. L'analyse indique une augmentation de la duree et de l'intensite des evenements de surface au fil du temps, tandis que les MHWs de 2003, 2012 et 2015 sont detectees comme les evenements les plus severes de la periode. Par ailleurs, pour la canicule 2003 des differences importantes dans la contribution des echanges air-mer et de la diffusion vertical de chaleur sont mis en evidence pour les differents sous-bassins mediterraneens. Nous montrons egalement que la tension de vent joue un role cle sur l'intensite des anomalies de temperature en surface ainsi que leur propagation verticale. Enfin, nous utilisons l'ensemble Med-CORDEX de RCSMs pour evaluer l'evolution future des MHWs dans la region sur la periode 1976-2100. Nos resultats suggerent des evenements plus longs et plus severes au fur et a mesure que le rechauffement climatique s'intensifie. D'ici a 2100 et dans le cadre du scenario le plus pessimiste (RCP8.5), les simulations projettent au moins une MHW de longue duree chaque annee, jusqu'a 3 mois plus longue, environ 4 fois plus intense et 40 fois plus severe que les evenements actuels. On s'attend a ce qu'elles se produisent entre juin et octobre, affectant au plus fort de leur extension l'ensemble du bassin. Cette evolution s'explique principalement par une augmentation de la TSM moyenne, mais l'augmentation de la variabilite quotidienne de la TSM joue egalement un role notable. Jusqu'au milieu du 21eme siecle, les caracteristiques des MHWs augmentent independamment du choix du scenario d'emission, dont l'influence devient plus evidente a la fin de la periode. Enfin, l'analyse individuelle des modeles revele differentes familles de reponses au changement climatique. Ces differences s'expliquent plus probablement par le choix du modele global forcant, plutot que par les biais individuels des modeles regionaux.