Le thème « Océan, processus et variabilité » rassemble les initiatives de recherche visant à une meilleure compréhension de l’océan (au sens large, c’est-à-dire incluant la part gelée que sont les banquises polaires) du point de vue de ses processus dynamiques, de leur rôle dans les interactions nombreuses qu’il entretient avec d’autres milieux (atmosphère, surfaces continentales et cryosphère terrestre) et d’autres compartiments du système Terre (biosphère, cycles biogéochimiques), et enfin du point de vue de leur implication dans la variabilité globale du climat. La contribution du LOCEAN sur ce thème bénéficie de l’investissement historique de ses équipes dans le domaine de l’océanographie physique. Elle s’appuie sur des campagnes d’observation à la mer, le développement d’une instrumentation originale (gliders profonds, bouées multi instrumentées, mouillages en zone englacée), la mise en oeuvre de services nationaux d’observation en mer, les développements autour de codes communautaires de modélisation de l’océan.

L’étude de la biologie marine au LOCEAN est développée dans une approche intégrée visant à mieux comprendre les cycles biogéochimiques, les forçages et rétroactions entre organismes marins et climat, et le fonctionnement de la chaîne trophique jusqu’aux prédateurs supérieurs. L’étude des cycles biogéochimiques s’appuie sur des approches d’observation in situ, in situ-simulés (expérimentales) et in vitro (conditions contrôlées en laboratoire) et des approches numériques développées à l’échelle de l’organisme jusqu’à l’échelle globale océanique. Le laboratoire est fortement mobilisé sur le suivi à long terme de paramètres biogéochimiques liés au cycle du carbone (pCO2, pH, alcalinité, carbone inorganique total dissous, oxygène, fluorescence, pigments et macro- et micro- nutriments) afin de mieux documenter la variabilité naturelle et anthropique du CO2 océanique aux échelles interannuelles à décennales actuellement non résolues par les modèles, un enjeu majeur pour mieux comprendre et simuler le changement climatique (WCRP/Grand Challenge, carbon feedbacks in the climate system). Ce travail s’appuie en particulier sur des observatoires qui assurent l’acquisition de données in-situ dans des régions océaniques clefs comme les zones de formation d’eaux denses (pompe physique de carbone) ou celles où les écosystèmes sont particulièrement vulnérables comme les récifs coralliens et les océans polaires (pompe biologique de carbone), ainsi que dans les zones de forte productivité et fortes pêcheries (upwellings).

Le LOCEAN est un acteur majeur à l’IPSL et à l’échelle nationale dans l’analyse conjointe du rôle de l’océan dans la variabilité climatique globale, passée, présente et future, et de la quantification de ses impacts à l’échelle régionale sur les écosystèmes et la société. Cette capacité d’analyse intégrée s’appuie sur le triptyque observations-modélisation théorie et se décline au sein des nombreux chantiers géographiques du laboratoire. Le LOCEAN contribue ainsi aux améliorations du modèle couplé de l’IPSL. Il participe aussi à l’analyse du changement climatique et de sa place dans le contexte des changements globaux. L’étude des mécanismes et de la prévisibilité de la variabilité décennale du climat est au cœur de ce thème et contribue au Grand Challenge « Décennal » du WCRP. Elle s’appuie en particulier sur des données paléoclimatiques à haute résolution temporelle sur le dernier millénaire offrant une large perspective. Utilisées ensemble et en conjonction avec la modélisation, ces observations permettent aux équipes du LOCEAN de comprendre les mécanismes de la variabilité décennale, sa prévisibilité et l’effet des forçages externes, qu’ils soient naturels (volcanisme, solaire) ou anthropiques.