L'observation et la compréhension des variations saisonnières, inter-annuelles et décennales du CO2 océanique sont primordiales pour estimer les bilans de carbone à l'échelle planétaire et paramétrer puis valider les modèles climatiques prédictifs. Jusque dans les années 80, très peu de mesures répétitives de CO2 total et de la pression partielle pCO2 existaient pour le compartiment océan. Dans les années 90, les expériences WOCE et JGOFS ont permis d'accroître considérablement ces observations. Les résultats de ces expériences associées à d'autres mesures sur le terrain ont, en particulier, permis d'établir une première climatologie mondiale des flux air-mer de CO2 (Takahashi et al., 2002) permettant notamment de contraindre les méthodes d'inversions atmosphériques (e.g. Bousquet et al., 2000). Elles ont aussi montré que la variabilité des flux air-mer de CO2 pouvait être importante notamment dans le secteur du Pacifique Equatorial en liaison avec les évènements ENSO (e.g. Feely et al., 2002), ainsi que dans l'Océan Austral (e.g. Metzl et al., 1999 ; Jabaud-Jan et al., 2004).

Elles ont enfin permis de dresser pour la première fois un inventaire de carbone anthropique dans l'océan mondial (Sabine et al., 2004) avec, il faut le noter, de grandes incertitudes dans l'Océan Austral (Lo Monaco et al., 2005a,b).

Fort de cet élan initié durant les années 90, la communauté internationale a décidé de renforcer ce type d'observations, tant sur les séries de surface que sur la colonne d'eau. Ces séries d'observations révèlent des informations déterminantes sur l'état du système biogéochimique dans l'océan, sa variabilité et son évolution, permettant d'aborder des questions centrales pour une meilleure connaissance du couple climat/carbone dans un contexte de changement climatique: évolution du puits océanique de C02, sequestration du CO2 anthropique en profondeur, impacts anthropiques et rétroactions (acidification, réchauffement, stratification, changements d'écosystèmes).

Le Service d'Observation OISO met en place un réseau couplé de mesures océaniques et atmosphériques à long terme afin de mieux identifier et quantifier les variations des sources et puits de CO2 océaniques, de comprendre comment les échanges air-mer de CO2 varient d'une saison à l'autre ou d'une année à l'autre, d'estimer l'évolution de ces échanges en réponse à des changements climatiques et de quantifier l'accumulation de carbone anthropique dans l'océan et son évolution. Outre l'étude détaillée du cycle du CO2 océanique dans la zone sud-ouest indienne et australe, les données recueillies lors des campagnes OISO sont utilisables pour contraindre et valider les modèles océaniques, les modèles couplés, et les modèles atmosphériques inverses et sont assimilables dans les approches prédictives.

La reconnaissance des processus responsables des variations du cycle du CO2 océanique nécessite un suivi pluriannuel et pluridécennal de la même région. Le programme OISO prévoit une à deux campagnes par an (a minima en été austral,comprenant des mesures de surface en continu et des prélèvements en stations (propriétés mesurées). Pour des raisons logistiques le choix d'un suivi à long terme a été fixé sur les zones océaniques couvertes par les trajets des rotations du Marion-Dufresne (TAAF) dans l'Océan Indien Sud.

En complément des trajets logistiques inter-îles (La Réunion - Crozet - Kerguelen - Amsterdam), les observations OISO sont étendues vers le Sud pour le suivi saisonnier et interannuel en zone australe et pour revisiter les sites GEOSECS (1978), INDIGO (1985-1987)et KERFIX (1990-1995). Une attention particulière est portée sur la zone australe, très peu documentée et qui est loin d'être correctement représentée par les modèles globaux du cycle de carbone océanique, y compris les aspects dynamiques pour lesquels OISO fournit des informations intéressantes, par exemple sur la variabilité de la couche de mélange océanique.