Impact of climate change and ocean acidification on the marine nitrogen cycle

Le cycle océanique de l'azote est à l'origine de deux rétro-actions climatiques au sein du système terre. D'unepart, il participe au contrôle du réservoir d'azote fixé disponible au développement du phytoplancton et à lamodulation de la pompe biologique, un des mécanismes de séquestration du carbone anthropique. D'autre part,le cycle de l'azote produit un gaz à effet de serre et destructuer d'ozone, le protoxyde d'azote (N2O). L'évolutionfuture du cycle de l'azote sous l'influence du rechauffement climatique, de la déoxygénation et de l'acidificationdes océans reste une question ouverte. Les processus tels que la fixation d'azote, la dénitrification et laproduction de protoxyde d'azote seront modifiés sous l'influence conjuguée des ces trois stresseurs. Cesinteractions peuvent être évaluées grâce aux modèles globaux de biogéochimie marine. Nous utilisons NEMOPISCESet l'ensemble des modèles CMIP5 pour projeter les modifications des taux de fixation d'azote, denitrification, de production et des flux air-mer de N2O à l'horizon de 2100 en réponse au scénario 'business-asusual'.Les effets liés à l'action combinée du rechauffement climatique et de l'acidification des océans sur leréservoir d'azote fixé, la production primaire et la rétro-action sur le bilan radiatif sont également évalués danscette thèse.!The marine nitrogen cycle is responsible for two climate feedbacks in the Earth System. Firstly, it modulates thefixed nitrogen pool available for phytoplankton growth and hence it modulates in part the strength of thebiological pump, one of the mechanisms contributing to the oceanic uptake of anthropogenic CO2. Secondly, thenitrogen cycle produces a powerful greenhouse gas and ozone (O3) depletion agent called nitrous oxide (N2O).Future changes of the nitrogen cycle in response to global warming, ocean deoxygenation and oceanacidification are largely unknown. Processes such as N2-fixation, nitrification, denitrification and N2Oproduction will experience changes under the simultaneous effect of these three stressors. Global oceanbiogeochemical models allow us to study such interactions. Using NEMO-PISCES and the CMIP5 modelensemble we project changes in year 2100 under the business-as-usual high CO2 emissions scenario in globalscale N2-fixation rates, nitrification rates, N2O production and N2O sea-to-air fluxes adding CO2 sensitivefunctions into the model parameterizations. Second order effects due to the combination of global warming intandem with ocean acidification on the fixed nitrogen pool, primary productivity and N2O radiative forcingfeedbacks are also evaluated in this thesis