France - LEGOS

Annexe 2
COMITE INTER-ORGANISMES ENVIRONNEMENT
Lettre d’intention visant la labellisation et/ou le financement de
nouveaux Systèmes d’Observation et d’Expérimentation, sur le
long terme, pour la Recherche en Environnement
dans le cadre du plan d’action 2010 – 2013 du MESR
IMPORTANT : Le document demandé ne doit pas dépasser 4 pages ; il doit être
envoyé, avant le 1° Décembre 2009, sous forme électronique, conjointement à
[email protected] et à [email protected]
Ce document devra présenter les objectifs scientifiques du SOERE proposé
(susceptible de commencer à être mis en œuvre dans les 4 ans à venir), les
paramètres qu’il envisage d’acquérir et de mettre à la disposition de la communauté
scientifique, ainsi que les dispositifs instrumentaux, ou expérimentaux, permettant la
prise de données. Il serait également souhaitable d’aborder les systèmes
d’information à partir desquels l’intégration des données, et/ou leur mise à disposition
seraient effectuées. Un dernier paragraphe indiquera le dispositif scientifique
(laboratoire, OSU, organismes) sur lequel reposerait le SOERE, ainsi que les
financements nécessaires (nécessairement approximatifs, à cette étape) en
distinguant investissement, fonctionnement et ressources humaines.
STATION MARINE HAUTURIERE DE NOUVELLE-CALEDONIE
(SOERE SPOT)
Suivi de paramètres physiques, chimiques et biologiques
de l'Océan hauturier du Pacifique sud-ouest
Lettre d’intention pour le dépôt d’un SOERE
Contexte scientifique
Le rôle de l’océan dans le système climatique peut s’appréhender à travers l’analyse de mesures in
situ, d’une part via la collecte de quelques paramètres dans de nombreuses régions et, d’autre part, via
la collecte de nombreux paramètres dans des régions clefs bien identifiées. Une des actions qui a eu le
plus grand impact sur la connaissance des effets du changement climatique dans l’Océan Pacifique
Nord a été la mise en place par la NSF, en 1988, et le maintien en activité depuis cette date de
l'observatoire hauturier permanent « Hawaii Ocean Time Series » (HOT), au large d’Hawaii (station
ALOHA, 22°45’N, 158°W, 4500 m de profondeur): http://hahana.soest.hawaii.edu/hot/hot_jgofs.html
Les informations fournies par l’observatoire hauturier HOT ont révolutionné les idées de la
communauté internationale sur la réponse de l’Océan Pacifique Nord et, au-delà, de l'Océan mondial
au changement climatique. Il n'existe, à ce jour, aucun observatoire équivalent à HOT dans l'Océan
Pacifique Sud, bien que l’on sache que cet Océan joue un rôle très important et très spécifique dans le
système climatique. L’équivalent de HOT pour l’Hémisphère Sud se situerait entre La Nouvelle
Calédonie et la Polynésie Française.
Proposition
Notre projet, en cours de réflexion, est de créer près de la Nouvelle Calédonie, un observatoire
hauturier (SOERE SPOT pour « South Pacific Ocean Time-series ») basée sur la même philosophie
d’observation pérenne que HOT. Ce projet de SOERE SPOT s’inscrit dans le cadre du Grand
Observatoire de l’environnement et de la biodiversité terrestre et marine du Pacifique Sud (GOPS)
porté par onze des universités et organismes de recherche qui conduisent des activités de recherche,
d’observation, de formation et d’expertise dans cette région (cf. note de présentation du GOPS en
annexe). Le projet SPOT relève de l'Axe 3 « Changement climatique - océan et atmosphère » et de
l'objectif opérationnel « Observatoires » du GOPS.
Le contexte scientifique est celui du rôle de l’océan dans le système climatique (programmes
internationaux CLIVAR, voire IMBER, SOLAS) et des applications opérationnelles de
l’océanographie dans un contexte régional, Européen (GMES) et international (GEOSS). Les variables
observées de façon continue (capteurs automatiques) et semi continue (visites régulières au moyen
d’un navire de recherche) à l’observatoire hauturier SPOT seront, au minimum, les mêmes que celles
de l’observatoire HOT dans l’Océan Pacifique Nord.
Figure 1 : Schéma illustrant la circulation océanique de surface dans le Pacifique sud-ouest avec la position
suggérée de la station SPOT (étoile) à 24h de navigation depuis le port de Nouméa
Objectifs Scientifiques
La Nouvelle-Calédonie est située en aval du grand Courant Equatorial Sud (SEC, Figure 1) dont les
eaux sont formées au centre du gyre subtropical, c’est à dire dans la région de Polynésie Française.
C’est dans cette région qu’elles « enregistrent » des signaux climatiques à leur contact avec
l’atmosphère, avant de plonger en sub-surface et dériver vers l’ouest dans le SEC. Le SEC rencontre le
Vanuatu et la côte est de la Nouvelle-Calédonie puis traverse la Mer de Corail sous forme d’un
puissant courant, le Jet Nord Calédonien (NCJ, Figure 1). Ces eaux atteignent les côtes australiennes et
cheminent ensuite a) vers l’équateur par les courants de bord ouest, b) vers la Mer de Tasmanie. Les
importantes quantités de chaleur, de traceurs, de sels nutritifs et d’oxygène acheminées font de cette
circulation un élément majeur du système climatique, impactant El Niño et le climat australien, ainsi
que les écosystèmes rencontrés sur la trajectoire des eaux. A l’ouest de la Nouvelle-Calédonie, le
contre-courant de surface subtropical (STTC en anglais, Figure 1) ramène des eaux du courant est
australien vers la côte ouest. Au niveau atmosphérique, la zone de convergence du Pacifique Sud
(SPCZ), la plus grosse machine thermodynamique de l’hémisphère sud, contrôle le climat régional et
vient toucher la Nouvelle Calédonie suivant la saison et l’activité El Niño. La SPCZ occupe, en
moyenne, tout le nord du bassin dans lequel s’écoule le SEC.
Nous proposons ici de mettre en place une station marine d’observation pérenne qui aura pour
objectif de constituer de longues séries temporelles de paramètres de base sur l’hydrologie, la
biogéochimie et la biodiversité. Les observations réalisées seront utilisées pour comprendre les
variations à long terme des processus océaniques liés au changement climatique, au cycle du carbone
et de l’eau douce, ainsi que leur réponse aux perturbations anthropiques et climatiques. Ces séries
serviront à l’étude:
1. du climat et de l’océanographie grande échelle et régionale ;
2. de la modulation des conditions océaniques récifales et côtières de Nouvelle-Calédonie (projet
de SOERE Obscal) par les conditions grande échelle ;
3. de la variabilité naturelle, des changements à long terme et de leurs causes.
La région océanique de la Nouvelle Calédonie est située entre les régimes tropical et subtropical le
long du trajet de masses d’eaux qui modulent le climat et les écosystèmes du Pacifique sud-ouest et de
l’ensemble du Pacifique équatorial via l’alimentation du le sous courant équatorial. Cette région
constitue donc un emplacement d’observation privilégié, avec un fort potentiel de validation des
simulations climatiques (GIEC). En outre, la Nouvelle-Calédonie bénéficie d’infrastructures
scientifiques et techniques permettant une mise en place quasi-immédiate des observations, avec de
solides garanties de pérennité des SOERE.
Spécifiquement, nous proposons :
1. d’effectuer des mesures récurrentes sur un point fixe au large de la Nouvelle-Calédonie,
idéalement 1/mois, minimum 4/an ;
2. de mettre en place et maintenir un mouillage instrumenté avec transmission en temps réel des
observations sur une partie de la colonne d’eau, idéalement pour un minimum de 10 ans,
3. d’associer à l’observation, un système pérenne de modélisation océanique et atmosphérique
régionale, rétrospectif, et en temps quasi-réel
Cette station constituerait le tout premier suivi continu des paramètres physiques et biogéochimiques
du milieu oligotrophe tropical de l’hémisphère sud. Cette activité récurrente d’observation de
paramètres climatiques essentiels permettra :
1. de stimuler les recherches de type études de processus (Annexe 1)
2. de servir de référence de validation des modèles du système climatique (physique,
biogéochimie, et biologie, incluant les différents échelons du réseau trophique)
3. d’aider la calibration des données satellites
4. d’améliorer les prévisions océaniques opérationnelles (http://prevision.ird.nc)
5. de participer au réseau mondial d’observation des variables océaniques.
Paramètres d’acquisition envisagés
Les paramètres des campagnes complèteront les mesures automatisées sur le mouillage. Ils sont
similaires à ceux mesurés sur la station HOT, c’est à dire (mesures sur la colonne d’eau):
Campagnes :
Variable
T, S, O2
NO3, POC
DIC, pH
Particules
et
zooplanction
IOPs/réflectance
Bactérioplancton
Phytoplancton
Zooplancton
Micronecton
Mouillage :
Technologie
CTD
Echantillons bouteille
Echantillons bouteille
Profileur vision marine
PSICAM/LISST/H6/Trios
Echantillons bouteille
Echantillons
bouteille,
FlowCAM, microscopie,
marquage
fluorescent,
Composition pigmentaire
Filet
Filet
Mesures
surface
Colonne
d’eau
Variable
T, S, pCO2
Technologie
CARIOCA
Couleur de l’eau
Météorologie
Réflectance Trios
Station
(Tair ;flux;précipitation)
ADCP
Courants
T, S, O2
N-P
Lumière,
particules
Phytoplancton
Zooplancton
Micronecton
CTD/O2
Transmissomètre,
PAR,
LISST, H (vision marine)
Cytomètre
(pico
et
microplancton)
/
Fluorimètre
acoustique
acoustique
Flux de particules (extension possible) : Pièges à particules dérivants à 150m et mouillés sur le fond
Géochimie et géochimie isotopique (extension possible)
Flotteurs-profileurs bio-acoustiques (extension possible) : le LOV pourra déployer des flotteursprofileurs équipés de détecteurs biogéochimiques dans la région autour de la station d’échantillonnage
Dispositifs instrumentaux
Les appareils de mesures en mer sont à la fois classiques (CTD/rosettes ; mouillage instrumenté) et
novateurs (glider, flotteurs-profileurs bio-acoustiques). Un glider, dont l’IRD est en phase de
s’équiper, pourra être utilisé pour effectuer des mesures récurrentes sur la colonne d’eau.
La station pourra servir de plateforme de test et de mise en place de nouveaux systèmes de mesures in
situ : automatisation de la détection de la richesse en espèces et de la quantification des groupes
fonctionnels clefs du bactérioplancton et du pico-phytoplancton à l’aide de technologies utilisées en
biologie moléculaire telles que DNA/RNA Chips et Auto-FISH. La localisation précise du mouillage
devra faire l’objet d’une étude concertée appuyée par la modélisation numérique (analyse de
trajectoires de particules). Une station située à l’est de la Nouvelle-Calédonie et dans un rayon de 24h
de route depuis le port de Nouméa est suggérée ici, pour des raisons de viabilité et d’accès aux
infrastructures existantes à Nouméa, notamment au centre IRD (N/O Alis, personnel technique de
l’US-IMAGO de l’IRD, ateliers, laboratoires). Le suivi des conditions océaniques grande échelle fera
écho au projet « ObsCal » d’observation des mangroves et des complexes récifo-lagonaires de
Nouvelle-Calédonie car les eaux passant l’endroit proposé baignent la côte est de Nouvelle-Calédonie
(eaux chaudes et zone probablement sensible aux réchauffements climatiques) et une partie de la côte
ouest. Cet endroit a également l’intérêt de se situer sous l’influence saisonnière de la zone de
convergence du Pacifique Sud (thématique CLIVAR).
Systèmes d’information
•
•
•
•
Données brutes: mise à disposition publique en temps réel comme pour HOT (voir
www.soest.hawaii.edu/HOT_WOCE/hilights/hobp.html).
Données validées/calibrées: mises à disposition via un serveur web dédié.
Mouillage: type ORE-SSS (http://www.legos.obs-mip.fr/observations/sss/) + Coriolis
(www.coriolis.eu.org/ et /ou le système DYFAMED (www.obs-vlfr.fr/sodyf/).
Campagne: données db-océano de l'US-IMAGO (www.brest.ird.fr/us025/) et SISMER, mise à
disposition quasi-immédiate par serveur web.
Dispositifs scientifiques et ressources nécéssaires
Le SOERE SPOT sera rattaché au Grand Observatoire de l’environnement et de la biodiversité
terrestre et marine du Pacifique Sud (GOPS, Annexe 2), qui devrait avoir dans un premier temps un
statut de GIS. Scientifiquement et techniquement il sera porté conjointement par les partenaires
« locaux » (IRD, UNC, Ifremer, Météo France) et par les OSU (OMP, OOV, COM, ECCE-TERRA)
regroupant les unités de recherche impliquées dans SPOT.
Un nombre important de chercheurs ont manifesté leur intérêt pour le projet dans leur discipline
respective. Cependant une telle station ne pourra être lancée qu’avec le recrutement d’un directeur de
station dont la mission sera la mise en place du projet, des financements et du système de mesure. Il
peut être envisagé de mutualiser ce poste avec celui de directeur du SOERE ObsCal, dont le montage
est proposé par ailleurs. Le SOERE SPOT nécessitera en outre l’implication à 100% d’un ITA ; et la
participation régulière des ITA des services existants (i.e. US de l’IRD « IMAGO »). Le LOV pourra
contribuer une expertise particulière sur la chimie des carbonates et l’acidification de l’océan, le
profilage vision marine (neige marine et zooplancton) et les flotteurs-profileurs bio-acoustiques
(biogéochimie). Le coût annuel (20 jours campagnes/an et entretien mouillage) peut être estimé à 180
k€/an (1 jour Alis=8k€) ; le coût de mise en place du mouillage entre 400 et 700 k€, suivant
l’équipement et le nombre d’instruments déjà disponibles au parc instrumental de l’INSU.
Contexte National et international
Le SOERE SPOT s’inscrit dans l’un des objectifs prioritaires du GOPS, répondant aux problématiques
de variabilité et de changements climatiques soulevées dans le cadre international CLIVAR
(www.clivar.org). Ce type d’observation répond aux recommandations issues de la conférence
OceanObs09 (www.oceanobs09.net) appelant les nations à « implémenter des observations
biogéochimiques et biologiques systématiques et d’étendre la coordination internationale des
observations, de leur archivage et dissémination aux écosystèmes régionaux et côtiers ». Dans le
Pacifique Sud, les composantes SPICE et VAMOS de CLIVAR cadrent les problématiques physiques.
Au niveau biologique, la mise en place d’observations pérennes répond aux attentes des programmes
globaux internationaux IMBER et GLOBEC. Les collègues impliqués dans le programme australien
d’observations océaniques IMOS (www.imos.org.au), et son réseau de stations côtières de référence
seront des partenaires internationaux privilégiés.
Seulement deux stations au monde documentent les eaux du gyre subtropical : HOT (Hawaii Ocean
Time-series) et BATS (Bermuda Atlantic Time-series Study). D’autres sites instrumentés mesurent
seulement une partie des paramètres énoncés (www.oceansites.org). L’Océan Pacifique Sud aux
latitudes subtropicales ne possède aucune mesure de ce type : l’unique station au large du Chili
mesurant des eaux d’upwelling très différentes.
Le SOERE SPOT offrira une capacité d’accueil de scientifiques et de groupes nationaux et
internationaux ainsi qu’une capacité de formation en mer (étudiants, techniciens et scientifiques), en
partenariat notamment avec l’Université de Nouvelle Calédonie, le Secrétariat Général de la
Communauté du Pacifique / SOPAC (www.spc.int) et l’Université du Pacifique Sud (www.usp.ac.fj).
Contacts (liste indicative)
Alexandre Ganachaud (physique, UMR LEGOS)
Louis Legendre (biogéochimie et écosystèmes, Directeur LOV)
Fabien Durand (physique, UMR LEGOS)
Christophe Maes (physique, UMR-LEGOS)
Jérôme Lefèvre (modélisation/flux données, UMR-LEGOS+LOPB)
Thierry Delcroix (physique-SSS, UMR-LEGOS)
Jean-Pierre Gattuso (chimie des carbonates, acidification, LOV)
Hervé Claustre (biogéochimie flotteurs-profileurs bio-optique, LOV)
Gaby Gorsky (neige marine et zooplancton profileur vision marine, LOV)
Lars Stemmann (neige marine et zooplancton profileur vision marine, LOV)
Isabelle Biegala (Picoplancton, phytoplancton UMR LOPB)
Cécile Dupouy (Pigments/couleur de l’eau, UMR LOPB)
Aline Tribollet (CO2, UMR LOPB)
Martine Rodier (biogéochimie des sels nutritifs, UMR LOPB)
François Carlotti (zooplancton, UMR LOPB)
Christophe Menkès (physique-biologie, UMR LOCEAN)
Guy Cabioch (CO2, UMR LOCEAN)
Claire Lazareth (CO2, UMR LOCEAN)
Alexandre Peltier (Météo-France)
Simon Nichols (micronecton-pêches, CPS)
Johann Bell (micronecton-pêches, CPS)
Annexe 1
Tableau résumant l’ensemble des thématiques de recherches actuelles qui bénéficieraient des
données SPOT
Validation projections
climatiques
Etudes tendances climatiques
Etudes modulation
ENSO/Gyre subtropical
Variations nutritifs et
production nouvelle
Biogéochimie et biodiversité
de la zone mésopélagique
Ressources micronecton
Climat atmosphérique et
météorologie
Calibration SEAWIFS
Calibration SMOS
Groupes fonctionnels bactéries
phyto et zoo plancton
(productivité et changements
biogéochimiques)
Environnement physique et
chimique écosystème lagonaire
Modélisation régionale
atmosphérique, océanique et
biogéochimique
UMR
LEGOS
(UPS
Toulouse 3,
CNES,
CNRS,
IRD)
UMR
LOCEAN
(UPMCParis6,
CNRS,
IRD,
MNHN)
x
x
x
x
UMR
LOV
UR
COREUS
(IRD)
UMR
LOPB
(UAM2,
CNRS,
IRD)
IFREMER
CPS
UNC
METEOFRANCE
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Annexe 2
Note sur la création du
GRAND OBSERVATOIRE DE L’ENVIRONNEMENT ET DE LA
BIODIVERSITÉ TERRESTRE ET MARINE DU PACIFIQUE SUD (GOPS)
Contexte
Le Pacifique Sud constitue l’un des plus grands réservoirs de la biodiversité marine et
terrestre de notre planète. Mais plus qu’ailleurs la préservation de cette biodiversité est
soumise à de fortes contraintes liées aux changements environnementaux planétaires –
dont le changement climatique – aux aléas naturels et à diverses activités anthropiques.
Ces enjeux sont primordiaux et il est crucial d’assurer la conservation de ce capital naturel
tout en cherchant à le valoriser dans la perspective d’un développement durable et
harmonieux, d’un point de vue économique, culturel et social des populations du Pacifique
Sud et du progrès des connaissances scientifiques.
Pour la France, avec une zone économique étendue (ZEE) d’environ 10 millions de km2,
cette région revêt un caractère particulièrement stratégique. A partir d’un potentiel
scientifique significatif mais dispersé, la France développe, grâce à ses collectivités, des
coopérations avec de nombreux états insulaires. Mais la multiplicité des initiatives locales et
des projets des établissements d’enseignement supérieur et des organismes de recherche
rendent cette action peu lisible.
C’est pourquoi, onze des universités et organismes de recherche qui conduisent dans cette
zone des activités scientifiques très diversifiées, se sont rassemblés pour créer, à l’initiative
de l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC) et de l’IRD, un Grand Observatoire régional.
Cet observatoire a pris le nom de Grand Observatoire de l’environnement et de la
biodiversité terrestre et marine du Pacifique Sud (GOPS). Ses membres fondateurs
sont :
- l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC)
- l’Université de la Nouvelle-Calédonie (UNC)
- l’Université de la Polynésie Française (UPF)
- l’Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)
- l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
- le CNRS avec l’Institut Ecologie et Environnement (InEE) et l’Institut National des
Sciences de l’Univers (INSU)
- l’Ifremer
- l’Ecole Pratique des Hautes Etudes (EPHE)
- l’Institut Agronomique Néo-Calédonien (IAC)
- le Muséum National d’Histoire Naturelle (MNHN)
Cette liste est ouverte à d’autres partenaires nationaux ou étrangers (c’est le cas de l’Institut
Louis Malardé par exemple).
Objectifs
Le GOPS est un système fédérateur d’observation et d’expérimentation au service de la
recherche, de la formation, de la valorisation et de l’expertise qui confortera la position
française et européenne dans le Pacifique Sud et répondra mieux aux besoins régionaux. Il
sera basé sur l’observation et le suivi à long terme des écosystèmes et de la biodiversité,
affectés par les changements environnementaux planétaires et les pressions anthropiques.
Cet observatoire permettra de faire profiter une très large communauté de chercheurs de la
masse considérable de données et d’échantillons collectés (herbiers terrestres et marins,
données océano-climatiques et géophysiques, bases de données sur les poissons des
récifs coralliens, cartographie satellitaire des récifs corallien, données paléoenvironnementales, …). Les programmes conduits dans cette grande région s’appuient sur
des plateformes scientifiques et technologiques (moyens analytiques et de calcul)
largement soutenues par les Territoires, ainsi que sur des moyens navigants, qui seront
mutualisés.
Cinq objectifs principaux caractérisent ce Grand Observatoire :
1. Mettre en place, coordonner et assurer la cohérence des bases de données, des
systèmes et réseaux locaux d’observation, des plates-formes et des stations marines
de la région afin de structurer, harmoniser, spatialiser et modéliser les observations
pour la recherche sur les écosystèmes terrestres et marins, la biodiversité et les
impacts environnementaux, naturels et anthropiques ;
2. Soutenir l’activité des équipes de recherche autour de programmes communs et de
programmation, d’ateliers cibles, de réponses conjointes à des appels d’offres, de
recrutements et d’acquisitions d’équipements mutualisés ;
3. Participer à la mise en place de masters, en particulier dans le Pacifique Sud en
soutenant notamment l’action en ce sens de l’UNC et de l’UPF ;
4. Assurer une fonction d’expertise et de conseil auprès de l’État et des collectivités
territoriales pour la surveillance et la veille environnementales, la conservation et la
restauration des sites et la valorisation du patrimoine naturel ;
5. Renforcer la coopération scientifique internationale avec les universités et
organismes de recherche de la région.
Thématiques
Les thématiques abordées se structureront notamment autour des axes suivants:
1.
Les écosystèmes marins, avec une forte composante sur les récifs coralliens, les
lagons et les mangroves ;
2.
Les écosystèmes terrestres, avec une composante majoritaire autour de la flore
endémique ;
3.
La variabilité et le changement climatiques (océan et atmosphère) ;
4.
Les aléas naturels hydro-climatiques et telluriques ;
5.
L’impact des activités anthropiques passées et présentes, avec notamment une
approche intégrée des bassins versants fortement modifiés par les activités
humaines (exploitations minières, pollution, urbanisation, …) et de leur aval
lagonaire et récifal ;
6.
Les usages, la valorisation et les modes de gestion des écosystèmes et de la
biodiversité.
Mise en oeuvre
A ce jour et après la signature d’un protocole d’accord à Papeete le 4 mars 2009, les
partenaires valident actuellement les statuts de cet instrument : il prendra la forme d’un GIS
qui devrait être opérationnel avant la fin de l’année 2009. Il nécessite que les conseils
d’administration des institutions partenaires valident ces statuts.
Le 4 juin 2009 une vingtaine d’experts se sont réunis et ont défini les priorités de leur action.
Au total environ 400 ETP (ingénieurs, chercheurs, enseignants-chercheurs et doctorants)
sont concernés par cette activité et pas moins d’une soixantaine de laboratoires et unités de
recherche pourraient à terme être également impliqués.
Cette structuration en Grand Observatoire doit permettre de renforcer la visibilité de la
recherche française dans cette région, de développer la coopération régionale et de
permettre un dialogue optimisé avec la communauté internationale, au bénéfice des
populations locales. L’exploitation de données robustes et originales acquises sur le long
terme et la stratégie pluridisciplinaire sont les clés de la démarche entreprise collégialement.
A ce stade de son développement, ce projet va être présenté aux collectivités locales de
Polynésie Française, de Nouvelle-Calédonie et de Wallis et Futuna, afin de leur proposer de
faire partie du comité directeur. Les statuts du GIS autorisent également une ouverture du
groupement à d’autres institutions nationales et territoriales ou à des membres appartenant
à la communauté académique internationale.