Depuis deux siècles, la poussée démographique et le développement industriel et agricole (combustion des énergie fossiles, utilisation des sols...) provoquent un profond déséquilibre des cycles biogéochimiques globaux. La majorité des composés atmosphériques à impact radiatif (CO2, CH4, N2O, O3, aérosols) ont vu leur concentration augmenter très significativement. Cette évolution a un effet direct sur le climat. Les changements de la composition atmosphérique ont également un double impact sur les écosystèmes marins et continentaux : d'une part, les changements climatiques sont susceptibles de modifier en profondeur à la fois la géochimie et la dynamique des grands réservoirs, d'autre part, certains composés exercent une influence directe de fertilisation ou d'inhibition des végétaux. Ainsi l'étude de l'état transitoire actuel des cycles biogéochimiques passe à la fois par le suivi de l'évolution temporelle de l'atmosphère, de l'océan, de la biosphère et par la compréhension de l'impact global de l'évolution du climat sur ces grands réservoirs.

Notre objectif scientifique à long terme est de comprendre et de modéliser les interactions entre les cycles biogéochimiques et le climat. De plus, face à la perturbation anthropique, on se dirige au niveau international vers la mise en oeuvre de politiques visant à une stabilisation de la composition de l'atmosphère. Ceci nécessite des modèles prédictifs capables d'évaluer différents scénarios. Dans cette perspective, nous nous proposons de mettre en oeuvre et de coupler une hiérarchie de modèles du système terrestre.

Dans la continuité des programmes en cours, le laboratoire se propose de développer :
- L'étude et la modélisation des processus qui régissent les cycles globaux du carbone et des espèces contrôlant le contenu de la troposphère en CH4, O3 et aérosols.

- Le couplage des différents modèles biogéochimiques entre eux, ainsi qu'aux modèles de climat. Cette action jouera un rôle fédérateur des axes de recherche mentionnés ci-dessus. Elle devrait permettre de mettre en évidence les processus les plus importants et de proposer des stratégies visant à réduire les incertitudes. L'accent sera mis sur l'évolution des cycles à l'ère industrielle.

Ces modèles sont comparés aux observations de divers types, tels que des données des sites de mesures atmosphériques et des instruments de télédétection. Pour mieux comprendre les différences entre le modèle et les données, et pour améliorer notre compréhension des cycles globaux, nous avons développé une expertise forte en modélisation inverse. Dans la mesure où ces modèles ne peuvent pas être utilisés sans une comparaison permanente avec les observations, nous opérons un réseau global de stations de mesure des gaz à effet de serre, participant ainsi à l’effort international pour créer une base de données intégrée. Nous participons également à de vastes campagnes de mesures étudiant les précurseurs de l’ozone et la transformation des aérosols troposphériques à proximité des sources, et développons des algorithmes innovateurs nécessaires à la production des données globales de télédétection liées à la composition atmosphérique. L'évolution de la composition atmosphérique depuis le début de la révolution industrielle jusqu' à la fin de ce siècle est modélisée en utilisant une suite complète de modèles biogéochimiques globaux couplés à un modèle climatique océan-atmosphère.