Auteurs: J. Boutin et L. Merlivat
Résumé:
Sept bouées dérivantes CARIOCA ont dérivé dans la zone subantarcctique de l’océan Pacifique et de l’océan indien entre 2001 et 2005, fournissant 50 mois de données horaires. Ces instruments mesurent la pression partielle de CO2, pCO2, la température, la salinité, la fluorescence dans l’océan de surface (à 2m de profondeur) ainsi que la vitesse du vent de surface et la pression atmosphérique. Les mesures indiquent que dans cette région pCO2 est sousaturée par rapport à la valeur atmosphérique durant toutes les saisons. On observe une très forte variabilité de pCO2, associée à des phénomènes de mélange proche du front subantarctique, à l’activité biologique et à des réchauffements locaux. Le signal associé à ces variabilités est supérieur au signal saisonnier dans les zones échantillonnées par les bouées.
Auteurs: Y. Dandonneau et al.
Résumé:
La notion d'une couche mélangée à la surface de l'océan qui échange de la matière et de l'énergie avec l'atmosphère a très fortement modelé les méthodes d'observation des océanographes. Cette couche mélangée - et donc homogène - correspond approximativement dans la plupart des cas à la couche euphotique, et pourrait n'être observée qu'à une seule profondeur, les résultats étant ensuite extrapolés à la totalité de la couche. L'usage est plutôt de réaliser plusieurs prélèvements à différentes profondeurs dans cette couche, mais toujours à partir de 5 m, ou plus profond : si des changements intervenaient dans les tous premiers mètres de l'océan, nous ne le saurions pas. Or, des résultats récents indiquent qu'il pourrait exister un flux vers le haut de particules organiques, susceptible d'approvisionner un écosystème attaché aux premiers centimètres de l'océan, avec, comme conséquence, de très forts gradients des propriétés biogéochimiques de l'eau de mer juste sous la surface. Ces gradients sont-ils suffisamment forts pour qu'on doive les prendre en compte lorsqu'on étudie les échanges à l'interface océan - atmosphère? De plus, un écosystème attaché aux premiers centimètres de l'océan et soumis à la circulation océanique sera concentré dans les régions de subduction de l'eau de surface (fronts en particulier). La simulation d'un flux vertical de matière organique dans un modèle de circulation à grande échelle montre que ce processus de concentration aboutit très rapidement à des accumulations spectaculaires, susceptibles de modifier, certainement, la couleur de l'océan, et probablement, les flux air - mer.
Auteurs: F. Dulac et al.
Résumé:
Les floraisons estivales de phytoplancton observées par satellite près de l'île de Kerguelen semblent associées à un enrichissement local en éléments dissous tels que Fe et Mn. Cet effet d'île peut être attribué d'une part à la présence d'un plateau continental avec des eaux relativement peu profondes et d'autre part à l'érosion de l'île, en particulier à cause des vents de sable fréquents qui se produisent à partir d'un petit désert apparu il y a quelques décennies près de la Pointe du Morne à l'est de l'île. En parallèle à la récente campagne océanographique KEOPS sur le plateau des Kerguelen (jan-fév. 2005), la campagne expérimentale KEPHREN sur Kerguelen nous a permis d'effectuer une première estimation quantitative de cette érosion éolienne et du transfert de fer à l'océan sous le vent de l'île. Les résultats expérimentaux sont exploités à l'aide d'un modèle de production de poussières éoliennes (DPM) qui calcule le flux d'émission d'aérosols terrigènes et leur granulométrie à partir des caractéristiques du sol et des forçages météorologiques. Le transfert vers l'océan est estimé à l'aide d'une modélisation simplifiée du transport et du dépôt.
Auteurs:C. Guieu et S. Bonnet
Abstract:
A one year survey of simultaneous measurements of total atmospheric deposition and dissolved iron concentrations in surface waters (0-40m) was performed in the Northwestern Mediterranean Sea, an area with a marked seasonal hydrological regime. The total atmospheric iron flux was 1118 mg.m-2 (i.e. 20.4 mmol.m-2) and was mainly attributed to Saharan dust deposition. Dissolved iron flux was estimated to be 42 µmol.m-2.yr-2, 56% of which was anthropogenic in origin and 44% of Saharan origin. Dissolved iron profiles revealed four typical situations throughout the year: (1) a winter situation with homogenous dissolved iron concentrations ranging from 0.8 to 0.9 nM, (2) a spring situation with uniformly low concentrations ranging from 0.2 to 0.5 nM, (3) a summer situation with enriched surface waters up to 1.2 nM and (4) an autumnal situation with homogenous concentrations ~1 nM. The results demonstrate that the iron enrichment in the mixed layer observed during the stratified period was of the same order of magnitude as the cumulative atmospheric inputs for the same period. The seasonal variability of DFe concentrations in surface waters was driven by a combination of factors, including aeolian Fe deposition, nature of aerosols, vertical mixing, phytoplankton uptake, and particle scavenging. Iron distribution can have a clear biogeochemical effect on the autotrophic communities in such a low nutrient low chlorophyll system. Indeed, the low Fe:P and chlorophyll to carbon ratio observed during the bloom indicates a possible iron limitation and may be responsible, along with nitrate and phosphate depletion, for the succession of phytoplanktonic communities observed from spring to summer.
Auteurs:Nathalie Lefèvre
Abstract:
To date, the seasonal and interannual variability of the sources and sinks of CO2 in the tropical Atlantic is poorly known because of a paucity of observations. Based on observations collected over 30 years, Takahashi et al. [2002] produced a CO2 climatology for the year 1995 and estimated that the tropical Atlantic was a source of 0.10 GtC/ yr for the region between 14oS and 14oN. However, their climatology has many data gaps both in time and space. According to atmospheric inversions (results from FLAMENCO2, PROOF 2004), this source has decreased since 1988 and would even be a sink over the last decade. It is therefore essential to obtain CO2 observations to directly estimate the air-sea CO2 flux and its variability in the tropical Atlantic.
This region is very dynamic with a strong seasonal cycle. Each year, in boreal spring-summer, an important equatorial upwelling develops in the eastern part of the basin, bringing cold and CO2-rich waters to the surface. In addition, the latitudinal displacement of the inter-tropical convergence zone (ITCZ) associated with high precipitations modify the surface conditions by this input of freshwater. This region is also subject to the discharge of the largest rivers of the world (Amazon, Orinoco, Congo…), which alters the surface salinity significantly and brings substantial amounts of organic and inorganic nutrients that could sustain both primary productivity and organic matter degradation, both processes being relevant for estimating biological C-fluxes.
Recent measurements from a few research cruises have shown the influence of the Amazon waters on the CO2 distribution in the tropical Atlantic. However, this effect on the CO2 budget remains to be quantified. Moreover, recent cruises in outer [Carpenter et al., 2004] and inner shelf waters (Amasseds and PNEC-Guyane projects) underlined the importance of biological pelagic processes in the estimation of C budgets in regions directly or indirectly influenced by the important continental discharge of the Amazon River in this equatorial area. Understanding the processes occurring within and in the vicinity of the Amazon plume is therefore required to determine the impact of Amazon waters on the carbon cycle of the tropical Atlantic. Scientific objectives for a research cruise in the Amazon plume, from coastal to offshore oceanic waters, will be presented. They include the assessment of the magnitude of inorganic and organic C stocks and fluxes at the air-sea interface and within the upper layer.
Carpenter,
E.J., A. Subramaniam, and D.G. Capone, Biomass and primary production
of the cyanobacterium Trichodesmium spp. in the tropical N.
Atlantic ocean, Deep Sea Research I, 51, 173-203, 2004.
Takahashi, T., S.C. Sutherland, C. Sweeney, A. Poisson, N. Metzl, B. Tilbrook, N. Bates, R. Wanninkhof, R.A. Feely, and C. Sabine, Global sea-air CO2 flux based on climatological surface ocean pCO2, and seasonal biological and temperature effects, Deep Sea Research, 49 (9-10), 1601-1622, 2002.
Auteur: Elvira Pulido-Villena.
Abstract:
Atmospheric deposition has been recognized as an important route by which nutrients are delivered to marine systems. However, in opposition to autotrophic productivity, the impact of atmospheric deposition of nutrients on bacterial activity has been poorly explored. The results obtained from my thesis on the role of atmospheric deposition on the biogeochemistry of high mountain lakes evidenced that dust deposition might have an impact on bacterial activity in oligotrophic systems. The NW Mediterranean Sea is an ideal site to go further on this research topic because it receives a noticeable flux of Saharan dust, it is an oligotrophic oceanic area, and a well stratified surface layer is developed during summer restricting nutrient inputs to atmospheric deposition. In this presentation I will show some results on the bacterial response to dust deposition in lakes and I will briefly explain my postdoctoral research project. This project aims to answer two main questions:
1) do atmospheric inputs enhance bacterial activity in the Mediterranean Sea, and
2) do bacteria modify the bioavailability of dust-derived iron? This project represents a great new field that covers the gap regarding bacterial response to atmospheric inputs. Therefore, the results derived from this project will represent an important step forward the understanding of the multiple factors that are involved in ocean biogeochemistry and, in particular, oceanic carbon cycle.
Auteurs:Sarthou et al.
Abstract:
In order to better understand the atmospheric delivery
of Fe and its impact on the Fe distribution in the water column,
we investigated the distribution of total dissolved
(filtered samples, 0.2 µm) Fe (DFe) in the Canary basin,
a region subjected to high atmospheric inputs especially from
Saharan origin. Samples were collected from a fish towed from
a winch extended ca. 5 m from the ship's starboard side and deployed
1-2 m below the surface and using a CTD holding trace-metal cleaned
Go-Flo bottles. Depth profiles were mainly focused in the upper 150 m,
but three deep profiles (4000 m) were also performed. DFe concentrations
were determined by flow injection analysis with chemiluminescence detection.
The mean blank value was equal to 33 ± 23 pM (n=40) and the detection limit
was 27 ± 17 pM (n=40). DFe concentrations from fish samples varied between
0.16 and 0.76 nM, with a mean value of 0.38 ± 0.15 nM (n=192). These values
compared well with values previously observed in this region. The lowest values
were observed in the North/North-West of the studied region, both times
we visited this area, whereas the highest were observed in the
South/South-East part and were associated with higher biological activity.
The observed variation in sea-surface DFe concentrations may be due to
different atmospheric inputs. However, in the south-eastern area of the
study area, with high Fe concentrations, we were sampling within the Canary
Current. This current flows south/south-west and may supply continental
Fe from the Canary Islands. Most of the depth profiles (0-150 m) showed
a maximum in the surface waters ranging from 0.13 nM to 0.82 nM, which
reflects the high atmospheric inputs in this region. The lowest
concentrations (between 0.05 nM and 0.47 nM) were observed around the
maximum of chlorophyll-a (chl-a) and increased again with depth, with
values ranging from 0.13 nM to 0.75 nM at 150 m. The shape of these profiles
is coherent with atmospheric inputs, biological uptake and/or scavenging,
and regeneration processes below the photic zone. The 4000-m-depth profiles
are consistent with profiles previously observed in the Atlantic and
Pacific Ocean. The lowest concentrations were observed in the upper
500 m (0.08-0.22 nM), then concentrations increased with depth until
1000-1500 m (0.52-0.64 nM) and decreased below to reach values of
0.35-0.60 nM in the deep waters. Deep values are slightly lower
than the range of variation previously described (0.6-0.7 nM)
and highlight the need for more DFe measurements in the deep waters
in order to better understand the processes that occur at depth and to
improve parameterisation for modelling the biogeochemical Fe cycle.
Auteurs:R. Sempere et F. Joux
Résumé:
Le projet UVECO (responsables: F. Joux et R. Sempéré ) est financé par le CNRS dans le cadre du Programme PROOF (PROcessus biogéochimiques dans l'Océan et Flux. Les principaux objectifs du programme UVECO sont d'étudier les réponses au niveau cellulaire et moléculaire de la communauté microbienne marine soumise à un stress UV, ainsi que d'accroître notre connaissance dans le domaine de la photochimie et du cycle des composés organiques de la matière dissoute. Les chercheurs impliqués dans le programme UVECO étudient également l'effet des radiations UV sur la dégradation de composés organiques dissous comme les acides gras, les polysaccharides, les protéines ou le sulfure de diméthyle (DMS) ainsi que les conséquences sur le cycle bactérien. Des mesures de rayonnement sont également effectuées régulièrement tant au niveau du sol (à l'Université de Marseille-Luminy ainsi qu'à Banyuls/Mer) que dans la colonne d'eau (zone côtière de Marseille et de Banyuls/Mer). Ce projet (2003-2006) est élaboré à partir d'une forte approche expérimentale, et implique la collaboration de 7 laboratoires de recherche français et de 30 scientifiques spécialisés en biogéochimie marine [voir le site web UVECO)]. Des collaborations ont également été établies avec des chercheurs étrangers de 3 pays incluant l'Australie, le Japon et les États-Unis. Ces études sont principalement menées en zone côtière dans le Nord-Ouest de la Méditerranée (Marseille et Banyuls/Mer) mais également dans l'Océan Pacifique équatorial (collaboration avec le Programme BIOSOPE) et dans des lagons en Nouvelle-Calédonie (collaboration avec le Programme ECCO). La première phase de nos travaux s'est concentrée sur le développement de systèmes d'incubation et/ou d'exposition comme la mise au point:
(1) d'un cyclostat pour la culture en continue de cultures phytoplanctoniques sous UV (SBRoscoff: responsable: L. Garczarek) ),
(2) de modules d'incubation in situ (LOBBanyuls; responsable: F. Joux) ),
(3) de cultures en batch de bactéries sous un simulateur solaire (LOBB),
(4) d'analyses pour la détermination de composés organiques dissous et des radicaux OH. (LMGEM; responsables: B. Charrière et M. Tedetti).
Durant la deuxième phase, nos efforts ont porté sur (1) la mise au
point analytique des composés carbonylés par GC/MS, (2) la poursuite
des expériences d'impact UV sur le fonctionnement cellulaire de
différentes espèces de bactéries et de cyanobactéries, (3) l'étude de
la biodégradation bactérienne de composés organique dissous
(DMS, DOC, composés labiles) après différents types d'exposition lumineuses,
et (4) l'étude in situ en milieu côtier des effets photochimiques
et photobiologiques du rayonnement UV à différentes profondeurs.
Concernant les points 2 et 3, l'exposition d'échantillons cibles à la lumière
naturelle et/ou artificielle en laboratoire (utilisation des simulateurs solaires)
ont été effectuées à partir d'échantillons prélevés dans les Baies de Banyuls
et de Marseille ainsi que dans le Rhône pour différentes concentrations en NO3-
et en matière organique dissoute colorée (CDOM). Ces expériences ont été
réalisées dans nos laboratoires respectifs (essentiellement Banyuls, Marseille
et Roscoff), et durant notre premier Atelier (expérimental et de terrain) qui s'est
tenu a Banyuls/Mer du 7 juin au 15 juillet 2004 et qui a regroupé des
chercheurs du LOB-Banyuls du LMGEM, du LSCE (S. Belviso) ainsi que des
laboratoires étrangers participant au programme [University of West Florida,
(W. Jeffrey), Athens University, Georgia (B. Miller). Les enregistrements en continu
d'irradiances atmosphériques en continu [Stations marines de Banyuls
et de Marseille (Campus de Marseille-Luminy)] sont réalisées et sont disponibles
sur nos sites web respectifs. Les enregistrements réguliers d'irradiance
dans la colonne d'eau ont été poursuivis dans la Baie de Banyuls et initiés
dans la Baie de Marseille (après une phase préparatrice au site Dyfamed,
programme Boussole, col. D. Antoine). La collaboration avec l'entreprise
Airmaraix à Marseille a été poursuivie, elle permet un complément de
financement (bourse de thèse Région PACA, M. Tedetti), une diffusion de
nos connaissances et a permis de relier les mesures d'irradiances UV
atmosphériques aux concentrations en polluants (NOx, O3) en zone urbaine.