Programme PROOF - Institut national des sciences de l`Univers

Programme PROOF
ANNEXE 4
Fiches "bilan projets"
TABLE DES MATIERES ANNEXE 4
ACTION................................................................................... 3
APPLE ................................................................................... 10
BARMED............................................................................... 16
BIOSOPE .............................................................................. 26
DIAPAZON ........................................................................... 33
FLAMENCO2 ....................................................................... 39
FORAMPROX....................................................................... 53
GeP&CO ................................................................................ 60
KEOPS................................................................................... 66
MELISSA .............................................................................. 72
OCEVAR................................................................................ 77
PECHE .................................................................................. 83
POMME................................................................................. 91
PROXSi................................................................................ 104
PROMESO .......................................................................... 109
SUBMESO........................................................................... 116
SINPAS................................................................................ 123
UVECO ................................................................................ 129
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
2
ACTION
I RESUMES
Résumé étendu
1. Objectifs. Les deux principaux objectifs du projet ACTION sont: a) l’estimation des flux
de CO2 à travers l’interface air-mer en Méditerranée à partir de la pCO2 de surface ;
b) l’estimation du contenu et de la pénétration du CO2 anthropique dans la mer
Méditerrané.
2. Stratégie. La stratégie repose à la fois sur l’expérimentation et la modélisation. Les
échantillons d’eau de la mer Méditerranée proviennent a) d’un suivi mensuel au site
DYFAMED pour les mesures du TCO2 et de l’alcalinité totale (TA) ; b) d’un suivi
bimensuel au site SOLA (près de Banyuls/Mer); c) de la campagne BOUSSOLE-AOPEX
(CNRS-LOV) qui vise à calibrer les images satellites de la couleur de l’océan. De plus,
trois collaborations internationales permettent d’acquérir d’autres mesures des paramètres
du système CO2 : a) avec la Grèce (programme PLATON de l’EGIDE) ; b) avec l’Algérie
dans le cadre du CMEP (Comité Mixte Interuniversitaire Franco-Algérien) ; et c) avec la
Syrie dans le cadre d’une coopération entre la compagnie TOTAL SYRIE, DAMASCUS
et l’université de Perpignan pour une série de campagnes GEOMS, le long de la côte
syrienne. Pour le volet modélisation, le traitement des données Medatlas 2002 est une
étape importante (tri, validation). La stratégie consiste à utiliser cette base de données
pour estimer la concentration de CO2 anthropique.
3. Résultats. Au site Dyfamed, les mesures de TA et TCO2 dans le cadre du projet ACTION
permet d’étendre la base de données constituée au cours de la période 1998-2001 (thèse de
Bégovic, 2001). L’analyse des profiles montrent que la couche de surface (0-200m) est
très marquée par l’activité biologique. Les flux de CO2 à l’interface air-mer sont
alternativement sortant et entrant selon les saisons. Au site SOLA, la période
d’échantillonnage s’étend d’octobre 2002 à août 2004, 2 à 3 fois par mois et à deux
profondeurs (3m et 24m). Les mesures de TA témoignent d’une très faible variabilité et il
n’existe pas de corrélation significative entre TA et la salinité. Plus de 150 échantillons
ont été prélevé et analysés pour le TCO2 et AT dans le cadre de la campagne
BOUSSOLE-AOPEX. En utilisant la banque de données Medatlas, les premières
climatologies pour le TCO2 et TA à l’échelle de la Méditerranée ont été obtenues.
Combinées à celle de l’oxygène, les premières estimations du CO2 d’origine anthropique
ont pu être calculées. Le niveau de contamination est bien plus marqué que dans l’Océan
Atlantique, avec de fortes concentrations en profondeur.
Extended abstract
1. Objectives. The two main objectives of the ACTION project are: a) to estimate the air to
sea flux of CO2 in the Mediterranean Sea from the surface pCO2; b) to estimate the
content and the penetration of anthropogenic CO2 in the Mediterranean Sea.
2. Implementation plan. The strategy is based simultaneously on experimental work and
modelling. The Mediterranean Sea water samples were collected a) monthly at the site
DYFAMED for measurements of TCO2 and total alkalinity (TA); b) twice monthly at the
SOLA site (near Banyuls/Mer); c) during the BOUSSOLE-AOPEX (CNRS-LOV) cruise
of which the main objective is to calibrate ocean colour images from satellites. Three
international collaborations also exist to acquire additional measurements of carbonate
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
3
system parameters: a) with Greece (programme PLATON of EGIDE); b) with Algeria
into the CMEP (Comité Mixte Interuniversitaire Franco-Algérien); and c) with Syria
thanks to a cooperation with between the company TOTAL SYRIE, DAMASCUS, and
the University of Perpignan for several GEOMS cruises along the Syrian shore. For the
modelling section, the Medatlas 2002 data processing is an important step (sorting,
validation). Furthermore, this database is used to estimate the concentration of
anthropogenic CO2.
3. Results. At the Dyfamed site, the follow-up of TA and TCO2 in the ACTION project
increases significantly the size of the database built during the period 1998-2001 (PhD
thesis of Bégovic, 2001). The analysis of profiles shows that the surface layer (0-200m) is
largely influenced by the biological activity. CO2 fluxes at the air-sea interface are
alternatively outgoing and incoming depending on the season. At the SOLA site, 2 to 3
times per month, samples were collected at two depth levels (3m and 24m) from Oct.
2002 to August 2004. Measurements of TA show a very little variability and there is no
significant correlation with salinity. More than 150 samples were collected and analysed
for TCO2 and AT during the BOUSSOLE-AOPEX cruise. Using the Medatlas database,
the first climatologies for TCO2 and TA of the whole Mediterranean Sea have been
computed. Combined to the climatology for oxygen, the first estimates for anthropogenic
CO2 have been computed. The level of contamination of Mediterranean waters is higher
than those of the Atlantic Ocean, with high concentrations of anthropogenic CO2 in the
deep layers.
II BILAN SCIENTIFIQUE
Les deux principaux objectifs du projet ACTION sont : a) l’estimation des flux de CO2 à
travers l’interface air-mer en Méditerranée à partir de pCO2 de surface ; b) l’estimation du
contenu et de la pénétration du CO2 anthropique dans la mer Méditerranée
EXPERIMENTATION : les échantillons d’eau de mer de la Méditerranée que nous avons
analysés proviennent principalement de trois sources : le site DYFAMED, le site SOLA et la
campagne BOUSSOLE-AOPEX.
DYFAMED (situé sur la radiale Nice-Calvi) : Un suivi des variations spatiotemporelles de
TCO2 et des flux de CO2 à l’interface air-Mer avait été entreprit de 1998 à 2001 au cours
d’une thèse par Begovic (Begovic, 2001). Dans le cadre du programme ACTION nous avons
poursuivi les échantillonnages dans le but de compléter les données en AT et TCO2 à
DYFAMED. TA et la salinité ont la même répartition dans la colonne d’eau. Les eaux les plus
riches en TCO2 et en AT correspondent aux eaux de la LIW (Levantine intermediate Water)
caractérisée par les plus fortes valeurs en salinité (38.6). La couche de mélange (0 - 200m) est
la zone la plus influencée par les processus biologiques et physiques. En effet les eaux de
surface au mois de mars et avril présentent une homogénéisation de la salinité et de la
température jusqu’à 250m de profondeur alors que la période estivale est caractérisée par une
stratification marquée des eaux aussi bien en température qu’en salinité. Cette période estivale
est marquée par les plus faibles concentrations en AT et en TCO2 dans les eaux de surfaces. Il
a été possible d’estimer le CO2 anthropique par la méthode TROCA (Touratier et Goyet,
2004) à partir des données de CTD : les résultats montrent que les eaux de surface sont plus
riches que les eaux profondes. D’autre part, les valeurs les plus élevées sont enregistrées
d’août à septembre 2003 et de mars à juin 2004, donc pendant la période estivale.
SOLA (situé dans la baie de Banyuls sur Mer): Un suivi bimensuel au site SOLA a été
réalisé. L’échantillonnage à la bouée SOLA a été effectué 2 à 3 fois par mois, d’octobre 2002
à août 2004, à 3m et 24m. Tous les prélèvements effectués jusqu’en Mai 2004 ont déjà été
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
4
analysés, ils montrent que le profil de AT présente peu de variabilité sur l’ensemble des
données. Les valeurs minimales sont observées fin septembre (2518 µmol/kg) et les
maximums sont observés dans la zone des 3m (2550 µmol/kg en novembre et 2563 µmol/kg
en février). Comparées aux zones hauturières, la salinité et AT ne présentent aucune
corrélation significative. Pour ce qui est du TCO2, l’ensemble des données n’a montré aucune
différence significative entre 3 et 24m sur l’ensemble de la période. Cependant, la différence
est significative entre Mai et Octobre 2003. A cette période, le profil de température met en
évidence une stratification des eaux avec des eaux plus chaudes en surface (maximum 25°C
en Août) et plus froides à 24m (minimum à 15°C). Le TCO2 et la température sont
significativement corrélés avec un r2=0.77. Cette stratification correspond à une baisse du
TCO2 et de l’O2 dissous dans les eaux de surface. Le réchauffement des eaux de surface rend
plus difficile la dissolution des gaz et entraîne un flux de CO2 de l’océan vers l’atmosphère.
Campagne BOUSSOLE-AOPEX (au large de Nice): Nous avons eu l’opportunité de
participer à la campagne BOUSSOLE-AOPEX organisée par le CNRS-LOV. Ce projet visait
principalement à acquérir des données d’optique pour calibrer les images satellites de la
couleur de l’océan. Nos objectifs étaient 1) d’étudier la répartition spatiale des paramètres
alcalinité totale (AT) et TCO2 dans ces zones où les données sont quasi-inexistantes et 2)
d’étudier les variations spatio-temporelles des mêmes paramètres sur la zone la plus
influencée par les échanges océan-atmosphère et par l’activité biologique (entre 0 et 200m).
Plus de 150 échantillons ont ainsi été prélevés, environ le tiers des mesures à été effectué à
bord, les autres échantillons ont été conservés et sont actuellement mesurés au laboratoire
BDSI à l’université de Perpignan.
MODELISATION :
Traitement des données de la base Medatlas : L’objectif étant d’estimer la concentration du
CO2 anthropique en Mer Méditerranée, nous nous sommes particulièrement intéressés à la
banque de données MEDATLAS 2002 qui regroupe les mesures de nombreuses variables, à
l’échelle de toute la Méditerranée et sur plusieurs décennies.
Le plan de détermination du CO2 anthropique que nous avons suivi est
schématiquement représenté par la Figure 1.
Figure 1
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
5
Ce plan vise d’une part à estimer le TCO2 à partir des mesures de salinité, température,
pression et oxygène en suivant la méthode développée par Goyet et al. (1997). AT est une
autre variable essentielle de la chimie du carbone en milieu marin. Bien que cette propriété
soit répertoriée dans la banque MEDATLAS, la mauvaise couverture spatiale de ces mesures
ne permet pas d’estimer une climatologie cohérente applicable dans le cadre du projet
ACTION. Des modèles décrivant la chimie du carbone marin (e.g. Lewis et Wallace, 1998)
permettent de déterminer avec précision deux des quatre paramètres essentiels (TCO2, AT,
ƒCO2, et pH) connaissant les deux autres. En combinant les données estimées de TCO2 (voir
plus haut) et celles du pH (bien représentées dans la banque MEDATLAS 2002), nous avons
la possibilité de pouvoir estimer AT à l’échelle globale de toute la mer Méditerranée.
Calcul du CO2 anthropique en mer Méditerranée : Dans le cadre du projet ACTION de
PROOF, trois classes de modèles sont envisagées pour estimer le CO2 anthropique. Par la
méthode de Chen & Millero (Chen and Millero, 1979), par la méthode MIX (Goyet et al.,
1999) et par la méthode TrOCA (Touratier and Goyet 2004). Il est à noter nous avons
développer l’approche TrOCA dans le cadre du projet ACTION. Cette méthode est
actuellement l’une des plus simples et des plus robustes pour calculer le CO2 anthropique à
l’échelle mondiale (un papier sur ce thème est en cours d’écriture en collaboration avec nos
collègues du LBCM/IPSL). Contrairement à la méthode du ∆C* (Gruber et al., 1996), cette
méthode nous permet de détecter et de quantifier précisément le CO2 anthropique qui a
pénétré dans les profondeurs de l’océan antarctique. Cela a des conséquences importantes sur
l’estimation globale du rôle de l’océan dans l’absorption du CO2 anthropique et donc sur les
variations climatiques.
D’autre part, un même jeu de données (section WOCE I1 dans l’océan Indien) a été utilisé
dans le cadre d’un projet d’inter-comparaison de 3 méthodes de calcul rétroactif (MIX,
TrOCA et ∆C*). Cette étape essentielle de comparaison des méthodes démontre la capacité
des méthodes MIX et TrOCA à estimer les distributions du CO2 anthropique (Touratier,
Chalard and Goyet, soumis). Lo Monaco et ses collègues du LBCM/IPSL (Paris) ont comparé
les résultats issus de la méthode de Chen (modifiée) à ceux de la méthode TrOCA sur la
section WOCE I6 (frontière Océan Atlantique/Océan Indien). Un papier sur ce thème est
actuellement en révision à Journal of Geophysical Research (Lo Monaco et al., 2005). Les
moyens d’apprécier ces résultats par l’utilisation d’autres traceurs anthropiques (CFCs,
tritium, ∆14C, etc.) n’existent que très peu en Méditerranée, d’où la nécessité de passer par une
étape ‘Mondiale’.
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
3.35
2.85
1
0.55
-
2003
0.6
0
0.75
2
-
2004
1.55
0.7
1.25
0.95
-
2005
(prévu)
0.55
0
0.75
1.75
-
Total
6.05
3.55
3.75
5.25
-
o Budget complémentaire
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
6
Origine
2002
Régional
National*
Soutien campagne
Européen *
Autres *
o
2003
-
2004
-
-
2005
Total
(demandé)
47,6 k€ (1) 47,6 k€
-
-
détailler sur plusieurs lignes au besoin
(1)
Projet européen CARBO-OCEAN
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2003
-
2004
-
2005
(demandé)
21
Total
21
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
DYFAMED
Avantages : a) les échantillons sont collectés régulièrement (à chaque sortie planifiée par
le service d’observation) ; b) cela a permet d’obtenir des séries temporelles que l’on peut
comparer avec les précédentes ; c) du fait de la mesure simultanée d’autres paramètres,
l’analyse des résultats est d’autant plus approfondie.
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
SOLAS
Projet européen CARBO-OCEAN
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Collaborations avec la Grèce, l’Algérie et la Syrie.
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
Non
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
1%. Nous venons de recevoir une caisse d’échantillons (environ 18) du site DYFAMED
que nous analyserons la semaine prochaine.
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
7
Non
o Liste des publications
Alhammoud B., K. Béranger, L. Mortier, M. Crépon, and I. Dekeyser (2003). Surface circulation of
the Levantine Basin: comparison of model results with observations, Progress in Oceanography, in
press.
Béranger K., L. Mortier, M. Crépon, (2003). Seasonal variability of transports through the Gibraltar,
Sicily and Corsica straits from a high resolution Mediterranean model, Progress in Oceanography,
in press.
Béranger K., L. Mortier, L. Gervasio, G.P. Gasparini, M. Astraldi, M. Crépon, (2003). The surface
circulation dynamics of the Sicily strait: a comprehensive study from the observations to the
models, the role of the topography, Deep Sea Research II, in press.
Bosc, E., A. Bricaud and D. Antoine (2004). Seasonal and interannual variability in algal biomass
and primary production in the Mediterranean Sea, as derived from four years of SeaWiFS
observations. Global Biogeochemical Cycles, GB1005, 10.1029/2003GB002034.
Lo Monaco C., Goyet C., Metzl N., Poisson A. and F. Touratier (2005). Distribution and inventory of
anthropogenic CO2 in the Southern Ocean: comparison of two data-based methods. Journal of
Geophysical Research, in press
Bricaud, A., Bosc, E., and D. Antoine (2002). Algal biomass and sea surface temperature in the
Mediterranean basin intercomparison of data from various satellite sensors, and implications for
primary production estimates. Rem. Sens. Env., 81: 163-178.
Touratier F. and C. Goyet (2004a). Definition, properties, and Atlantic Ocean distribution of the new
tracer TrOCA. J. Mar. Syst., 46: 169-179.
Touratier F. and C. Goyet (2004b). Applying the new TrOCA approach to assess the distribution of
anthropogenic CO2 in the Atlantic Ocean. J. Mar. Syst., 46: 181-197.
Touratier F., C. Goyet, C. Lo Monaco, and N. Metzl. World distribution of the anthropogenic CO2, as
estimated from the TrOCA approach (en préparation).
Touratier, F., Goyet, C., Coatanoan C., Andrié, C., Estimations of the anthropogenic CO2
concentration in the equatorial Atlantic Ocean. Soumis à Deep-Sea Res.
Touratier F., Chalard M. and C. Goyet. Inter-comparaison of three methods to estimate the
anthropogenic CO2 in the northern Indian Ocean. Soumis à Biogeosciences.
o Liste des communications à des colloques internationaux
01/2003
03/2003
04/2004
05/2004
Poster intitulé: ACTION “Anthropogenic Carbon: Temporal Increase, Observations
and Numerization”: A contribution to the French National Program PROOF
“Processus Biogéochimiques dans l’Océan et Flux”. Goyet C., Aït-Ameur N.,
Alhammoud B. et al. Conférence ‘OCEANS: Ocean Biogeochemistry and
Ecosystems Analysis International Open Science’. Du 7-10 Janvier 2003 UNESCO,
Paris.
Communication orale: ‘Revisited estimate of anthropogenic CO2 throughout the
Atlantic Ocean: a novel approach’. CARINA meeting, Gran Canaria, Espagne.
Poster intitulé: Assessments of anthropogenic CO2 distribution in the tropical Atlantic
Ocean. Touratier F and C. Goyet. EGU, 1st General Assembly, Nice, France.
Poster intitulé: Inter-comparison of the anthropogenic CO2 estimates in the northern
Indian Ocean. Chalard M., Touratier F. et C. Goyet. Conférence ‘The Ocean in a
High CO2 World’. Du 10 au 12 mai 2004, UNESCO, Paris.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Nadira Aït-Ameur
Université de Perpignan
«Le CO2 anthropique en Mer Mediterranée et en Mer de Ross»
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
8
Hussam Laika
Université de Perpignan
« Variations spatio-temporelles du flux de CO2 à l’interface air-mer en Méditerranée et
dans l’océan antarctique. »
Bahjat Alhammoud
Université Paris 6
« Etudes de la variabilité dans le bassin Méditerranée oriental et de modélisation
hydrodynamique de la circulation a l'est du bassin Levantin »
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
Non
o Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
Non
IV REMARQUES
o Bénéfices du projet
Le travail de modélisation n’ayant pas pu être mené à terme, nous avons eu le temps de
développer une nouvelle méthode de calcul pour estimer le CO2 anthropique (la méthode
TrOCA ; Touratier and Goyet, 2004b). Cette méthode est maintenant considérée comme l’une
des méthodes de référence importantes à utiliser. Cette méthode est actuellement utilisée dans
le cadre du projet européen CARBO-OCEAN pour un exercice d’intercomparaison des
méthodes disponibles. Ces travaux novateurs ont été largement diffusés par le biais de
conférences, de publications, mais aussi au travers de nombreuses collaborations
internationales qui stimulent les chercheurs étrangers à utiliser cette méthode. Les chercheurs
du BDSI de l’Université de Perpignan sont à même de fournir deux méthodes de calcul du
CO2 anthropique totalement indépendantes et performantes: la méthode MIX développée par
Goyet et al. (1999) et la méthode TrOCA.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
9
APPLE
I RESUMES
Résumé étendu
1. Objectifs: le projet APPLE (Adaptation of Photosynthesis: Parametrisation from
Laboratory Experiments) vise à améliorer la paramétrisation de la production autotrophe
avec comme impératifs: une insertion aisée du modèle résultant dans les modèles
biogéochimiques d'écosystème, la prise en compte des phénomènes d'adaptation du
phytoplancton à la variabilité des facteurs de croissance ainsi qu'à leur action simultanée
(colimitation). Le projet s'est focalisé sur les interactions entre flux de photons et de
nitrate.
2. Stratégie: Généralement, le maillon faible des modèles est leur validation. Notre stratégie
a donc consisté à établir un cadre de validation par l'expérimentation, ce qui a nécessité la
réunion de compétences diverses: biologistes pour conduire des expériences sophistiquées
à l'aide d'automates capables de reproduire des caractéristiques de l'environnement jugées
importante pour l'adaptation de la photosynthèse, physiciens et observateurs des
phénomènes in situ pour identifier les échelles de forçage et les ordres de grandeur
pertinents à reproduire dans les expériences, automaticiens et mathématiciens pour la
validation qualitative (formelle) des modèles par les données de l'expérience et leur
application à des modèles de réseau trophique, physiologistes moléculaires pour la
compréhension des mécanismes intimes de la photoadaptation.
3. Résultats: Ne sont présentés ici que les résultats qui ont donné ou donneront lieu à
publication.
• Un modèle de photoadaptation, formellement validé à l'état stable sur des expériences
en chémostat, est capable de rendre compte de la plasticité du rapport C:Chl en
réponse aux limitations conjuguées de flux de photons et de nitrate.
• L'inclusion de ce modèle dans une structure de type NPZD appliquée à la dynamique
1D du site Dyfamed, a permis d'apprécier les bénéfices procurés par une
paramétrisation fonctionnelle du rapport C:Chl par rapport à une paramétrisation
standard de type Redfielien: une meilleure représentation de la variabilité des rapports
C:Chl et C:N, une meilleure prise en compte des différences de production
saisonnière. Malgré tout, les deux types de représentations donnent en moyenne des
résultats comparables en terme de flux et de stock (Faugeras et al. 2004).
• La reproduction expérimentale de la variabilité des conditions de croissance au sein
d'une couche de mélange profonde (conditions hivernales caractéristiques de celles
identifiées en Atlantique Nord lors de la campagne POMME) a permis de révéler
l'émergence de relations complexes entre hydrodynamisme, cycle cellulaire,
assimilation de nitrate et production.
• Les effets du cycle diurne sur la synchronisation des cellules phytoplanctoniques, sur
l'adaptation des paramètres photosynthétiques, sur l'induction de protéines codées pour
le PSII ont pu être différenciés pour diverses conditions de limitation par l'azote.
Extended abstract
1. Objectives: the APPLE project (Adaptation of Photosynthesis: Parametrisation from
Laboratory Experiments) aims at improving parameterisation of the autotrophic
production with the following imperatives: an easy insertion of the product in
biogeochemical models, the reproduction of phytoplankton adaptation to the variability of
the growth factors as well as to their simultaneous effects (colimitation). The project was
focused on the interactions between photons and nitrate fluxes.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
10
2. Implementation plan: Generally, the weak point of models is validation. Thus our strategy
consisted in establishing a framework of validation by experimentation, which required
the combination of various competences: biologists to lead sophisticated experiments
using automata able to reproduce characteristics of the environment judged important for
adaptation of photosynthesis, physicists and observers of the in situ phenomena to identify
the forcing scales and the relevant orders of magnitude to be reproduced in the
experiments, control engineers and mathematicians for the qualitative (formal) validation
of the models by the experimental data, and for their application to trophic network
modelling, molecular physiologists for the comprehension of the intimate mechanisms of
the photoadaptation.
3. Results: results presented here are only those which have or will give place to
publications.
• A model of photoadaptation, formally validated at steady state with chemostat
experiments, is now able to account for the plasticity of the C:Chl ratio in response to
the combined limitations of photons and nitrate fluxes.
• The inclusion of this model in a NPZD structure applied to the 1D dynamical
conditions of the Dyfamed site, made it possible to appreciate the benefit provided by
a detailed functional parameterisation of the C:Chl ratio compared to the standard
Redfielian parameterisation type, i.e.: a better representation of the variability of the
C:Chl and C:N ratios, and a better representation of seasonal differences of
production. On average, the two kinds of representations give nevertheless comparable
results in terms of fluxes and stocks (Faugeras et al., 2004).
• The experimental reproduction in chemostats of the deep mixed-layer growing
condition variability (similar to the winter conditions identified in the North Atlantic
sea during the POMME cruise) made it possible to reveal the emergence of complex
interactions between hydrodynamics, cell cycle, nitrate assimilation and production.
• The effects of the diurnal cycle on the synchronization of phytoplanktonic cells, on the
adaptation of the photosynthetic parameters, as well on the induction of specific PSII
proteins could be differentiated for various degrees of nitrogen limitation.
II BILAN SCIENTIFIQUE
Points forts. Incontestablement, le point fort du projet réside dans les échanges entre
partenaires issus d'horizons différents, concrétisés par le MAG meeting organisé à
Villefranche en Mars 2004. La production primaire est centrale dans tous les modèles de
biogéochimie marine, de même qu'elle constitue un thème essentiel de recherche
fondamentale, aussi bien au niveau de la population que de la cellule. Le projet a permis un
dialogue entre modélisateurs non spécialistes de la biologie, entre biologistes (moléculaire)
peu au fait des contraintes de la modélisation, par le truchement d'une communauté possédant
la double compétence expérimentation-modélisation. Ceci a permis que des questions
pressenties de façon récurrence comme étant problématiques pour la modélisation
(dynamique du rapport C:Chl, N:C, colimitation, adaptation) soient explicitées auprès de
biologistes réceptifs à ce genre de questions et capables de développer des méthodes
d'approche expérimentales conçues spécialement pour les traiter. La réalisation d'automates
de culture capables de reproduire la variabilité et la concomitance des facteurs de croissance
qui engendrent en grande partie la complexité du système réel à modéliser en est la preuve. La
contribution de physiciens et d'observateurs du milieu à l'élaboration des protocoles
expérimentaux les plus adaptés pour répondre aux questions posées par les modélisateurs
constitue la force majeur de l'approche du projet Apple, de même que l'agrégation de
compétences extrêmement spécialisées sur les mécanismes intimes de la photosynthèse.
Autant le transfert direct d'information de la recherche fondamentale effectuée sur les
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
11
processus biologiques vers les applications de la modélisation est difficile – car il se heurte à
la difficile problématique du transfert d'échelle (mécanisme → écosystème, cellule →
communauté) –, autant l'étude de systèmes contrôlés, certes artificiels mais vraisemblables au
regard des phénomènes naturels, s'avère prometteuse puisqu'elle offre simultanément le
contexte pour la validation des paramétrisations utilisées dans les modèles d'écosystème, et le
cadre pour une recherche fondamentale sur les mécanismes.
L'autre aspect que nous considérons comme original à juste titre car pour ainsi dire
jamais développé, est l'approche de validation des modèles de processus. En soit, le type de
modèle de photoadaptation que nous avons proposé n'est pas original car sa structure, bien
que reposant sur des hypothèses fonctionnelles différentes, diffère peu de celle d'autres
modèles récemment développés (Geider 1998, Pahlow 2005). Néanmoins, c'est le seul modèle
de ce type dont on a pu démontrer sans ambivalence les propriétés suivant une approche
formelle, sa structure mathématique ayant été précisément définie pour y parvenir. Cette
démarche, qui n'est réalisable que parce qu'elle associe l'expérience à l'analyse mathématique
de systèmes d'équations différentielles constitue un progrès notoire contre l'empirisme qui
caractérise la paramétrisation des processus biologiques en général. En effet, la certitude de
connaître toutes les propriétés qualitatives d'un modèle de processus non linéaire, et ce
indépendamment de sa calibration, constitue à la fois une garantie de robustesse, et une
sécurité pour son application dans des modèles d'écosystème, dont le comportement est connu
pour être susceptible de répondre radicalement à une légère modification de calibration.
Le projet APPLE réunit les compétences de 4 laboratoires dont 3 sont représentés sur ce diagramme, le 4ème étant l'AVCR. Le
LOV possède l'expertise de mise en culture des micro-organismes marins et du contrôle de leur paramètre de croissance à
l'aide d'automates spécifiques. L'équipe COMORE de l'INRIA sait développer les algorithmes d'application de ce contrôle,
ainsi que des outils connexes comme les capteurs logiciels. Elle est également spécialisé dans les techniques de validation des
modèles EDO. Enfin le LODYC met en œuvre des modèles couplés physique-biologie de systèmes océaniques observés. Il
connaît donc les échelles pertinentes de la physique pour la biologie, et contribue à la définition des contrôles à exercer dans
les expérience.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
12
The APPLE project joins together competences of 4 laboratories (3 are represented on this diagram, 4th is AVCR). The LOV
is expert at culturing marine micro-organisms and in the control of their growing parameter using specific automata. Team
COMORE of INRIA knows how to develop the algorithms to process this control, as well as related tools like software
sensors. It is also specialized in the techniques of validation of EDO models. Finally, the LODYC (renamed LOCEAN)
implements coupled physics-biology models of observed oceanic systems. It thus knows the relevant scales of physical
processes for biology, and contributes to the definition of controls to exert in the experiments.
Résultats marquants. Sur le plan phénoménologique, il faut souligner les résultats
acquis lors d'une expérience qui a permis de reproduire les flux de photons et de nitrate
affectant la croissance d'une cellule sensée se déplacer dans une couche de mélange
significativement plus profonde que la zone euphotique, et donc pouvant potentiellement
passer plus de 24 heures à l'obscurité. Ce type d'expérience, peu courant, a permis de révéler
que les conditions variables d'éclairement induites par l'hydrodynamisme ont engendré une
interaction complexe entre 1) la synchronisation de la division cellulaire occasionnée par les
épisodes de forts éclairement, 2) l'accumulation de photosynthétates nécessaire à
l'assimilation de nitrate, et 3) la croissance somatique. L'analyse de nos résultats est encore
trop prématuré pour entrevoir quelles sont les conséquences de ces interactions fonctionnelles
sur la production globale de carbone, mais l'utilisation de systèmes de culture ouverts procure
tous les moyens pour les quantifier, notamment par le calcul de bilans nets entrée-sortie, et
cette information sera d'importance pour décider s'il faut en tenir compte ou non dans la
modélisation des écosystèmes.
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2002
2003
2004
1.3
2.4
2.5
0
0.5
1.1
2.2
2
0.2
0.5
1.1
0.5
1.2
0
0.5
2005
(prévu)
1
0
0.2
0.5
0.3
Total
4.5
5.3
5.9
0.7
1.8
o Budget complémentaire
Origine
Régional
National*
Soutien campagne
Européen *
Autres *
2002
0
2003
0
Action Bioinfo: Action Bioinfo:
8 KE
14 KE
2004
0
0
2005
Total
(demandé)
0
0
0
22 KE +
2 ans CDD
CDD Ingénieur INRIA
CDD INRIA
Provision Inform. INRIA
0
0
0
0
Accord de coopération
CNRS - Rép. Tchèque: 2
KE
Accord de
coopération
CNRS - Rép.
Tchèque 2 KE
Accord de
coopération
CNRS - Rép.
Tchèque 2 KE
0
6 KE
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ? NON
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
13
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
NON
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
OUI : avec l'AVCR (Ondrej Prasil, Tchéquie), l'Université d'Essex (Richard Geider, coencadrement de DEA de l'UPMC), l'Université de Dalhousie (Yannick Huot, actuellement
en Postdoc à Villefranche pour 2 ans), Alabama State University (Hugh MacIntyre,
demande de financement NSF et poste rouge pour séjour à Villefranche). Ces contacts ont
été pris lors du MAG meeting organisé à Villefranche en mars 2004.
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ? NON
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ? 100 %
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ? NON
o Liste des publications
Revues, chapitre de livre
Faugeras, B., O. Bernard, A. Sciandra, and M. Levy. 2004. A mechanistic modelling and data
assimilation approach to estimate the carbon/chlorophyll and carbon/nitrogen ratios in a coupled
hydrodynamical-biological model. Non-linear Processes in Geophysics 11: 515-533
Le Floc'h E, Malara G, Sciandra A (2002) An automatic device for in vivo absorption spectra
acquisition in phytoplanktonic cultures: application to the study of photoadaptation to light and
nutrient variations. J. Applied Phycol. 14: 435-444
Platt T, Sciandra A, Geider R, Copin-Montégut C, Bouman H, Sathyendranath S (2004) Dynamics and
interactions of autotrophs, light, nutrients and carbon dioxide. In: Robinson AR, Brink K (eds) The
Global Coastal Ocean: Multiscale Interdisciplinary Processes. Harvard University Press, p 640
En préparation
Pawlowski L, Bernard O, and Sciandra A. Non-linear modelling of the coupling between carbon and
nitrogen pathway during phytoplankton growth. Concepts and validation from chemostat
experiments.
Sciandra A, Pawlowski L, Bernard O. Interaction between cell cycle and NO3 assimilation of the
diatom Thalassiosira weissflogii grown in an experimentally simulated deep mixed layer.
Zrotalová K, Pawlowski L, Sciandra A, Babin M, Prášil O Photosynthesis and photoacclimation of
Thalassiosira weissflogii under simulated natural conditions: interaction of light and nitrate
limitation.
Rapports, Actes de colloques
Hess, J. (2004) Comparison of two phytoplankton growth models representing the simultaneous
limitation by nitrate and light. DEA d'Océanographie Biologique et Environnement Marin, Univ.
P.M. Curie, 63pp.
Mauguin, G., Leredde, Y. Nérini, D., Manté, C., Bernard, O. Pawlowski, L. and A. Sciandra (2002).
Couplage du modèle hydrodynamique SYMPHONIE au modèle de croissance algale BioLov2 pour
décrire l'environnement d'une cellule phytoplanctonique. Mémoire de fin d'étude de l'Ecole des
Métiers de l’Environnement, 42pp
Pawlowski, L. Bernard, O. and A. Sciandra (2002) Modélisation des effets conjugués azote/lumière
sur la croissance phytoplanctonique : Modèle BioLov1. Rapport d'activité du Projet SEMPO,
Action Bioinformatique (COMORE), 11pp
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
14
Pawlowski, L., O. Bernard, O., Le Floc'h, E. and Sciandra, A. (2002). Qualitative behaviour of
phytoplankton growth model in photobioreactor, Actes de Colloque du15th IFAC World Congress,
Barcelona, Spain, July, 2002
Pénard, C., Pawlowski, L. Bernard, O. and A. Sciandra (2002) Modélisation des effets conjugués
azote/lumière/température sur la croissance phytoplanctonique : Modèle BioLov1. Rapport
d'activité du Projet SEMPO, Action Bioinformatique (COMORE), 27pp
Prévost, C., Croce, O. Bernard, O. and A. Sciandra. (2002) Développement du logiciel de pilotage du
SEMPO : cahier des charges, conception d'une maquette, modélisation UML des flux d'information
et développement en langage JAVA de l'application finale. Rapport d'activité du Projet SEMPO,
Action Bioinformatique (COMORE), 9pp.
o Liste des communications à des colloques internationaux
Faugeras B, Bernard O, Sciandra A, Lévy M. (2004). Assessing the benefit of detailed physiological
photosynthesis modelling through comparison of three coupled hydrodynamical-biological models,
EGU, Nice, France, 25-30 May 2004
Pawlowski L, Sciandra A, Bernard O. (2004). Interactive effects of light and cell division on the
nitrate uptake of Thalassiosira weissflogii grown in an experimentally simulated deep mixed layer.
EGU, Nice, France, 25-30 May 2004
Pawlowski, L., O. Bernard, O., Le Floc'h, E. and Sciandra, A. (2002). Qualitative behaviour of
phytoplankton growth model in photobioreactor, Actes de Colloque du15th IFAC World Congress,
Barcelona, Spain, July, 2002
Sciandra. A., Bernard O., E. Le Floc'h and L. Pawlowski (2002). Non linear modelling of the coupling
between carbon and nitrogen pathways during phytoplankton growth. Validation with chemostat
experiments, ASLO meeting, Hawaii, February 2002.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Le Floc'h, E. 2002. Etude expérimentale des limitations simultanées de l'azote et de la lumière sur la
croissance de Rhodomonas salina (Cryptophyceae), Sciences de l'Environnement Marin. Université
de la Méditerranée (Aix-Marseille II) , p. 315
Pawlowski, L 2004. Modélisation de l'incorporation du carbone photosynthétique en environnement
marin piloté par ordinateur, Océanologie Biologique et Environnements Marins. Université P.M.
Curie, p. 175.
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
L'année 2004 a été pénalisée par l'immobilisation pour réfection du laboratoire
d'expérimentation de Villefranche durant 4 mois, par le départ prématuré à la retraite du
responsable de l'automate de culture Gilbert Malara , et par les incertitudes et le retardement
du versement des dotations de programme en début d'année.
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
Nous considérons que le CS Proof a efficacement joué son rôle d'évaluateur et de conseil.
Notamment ses conseils pour prendre des contacts avec la communauté de physiciens
susceptibles de nous aider dans notre démarche de définition de protocoles expérimentaux
étaient judicieux, même si nos prises de contacts n'ont pas pu déboucher sur des actions
concrètes.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
15
BARMED
I RESUMES
Résumé étendu
Le programme BARMED vise à contribuer à des questions non résolues concernant le
cycle de la barytine dans l’océan (BaSO4). Celle-ci compte parmi les proxies de productivité
les plus fréquemment étudiés. Divers travaux ont montré une corrélation nette entre les flux
de carbone organique et les flux de barytine ou de baryum biogène, qui ont conduit à la
publication de relations empiriques reliant le flux de barytine exporté dans les pièges à
particules à la production de surface. Malgré ces nombreuses études, on ne sait pas encore i)
comment et à quelle profondeur précipite la barytine en surface (rôle actif de la biologie vs
précipitation passive, cinétique apparente de précipitation/dissolution) ii) quelle est
l’universalité des relations empiriques proposées dans la littérature. La stratégie adoptée dans
BARMED a été de coupler des observations non destructives (comptage gamma,
MEB+analyse chimique ponctuelle, microscopie optique) à des analyses chimiques. La
distribution saisonnière du Ba dissous et particulaire été suivie au cours de cinq campagnes
mensuelles de prélèvements intensifs au site DYFAMED (43°25 N - 7°52 E) entre février et
juin 2003 à bord du navire de l’INSU Thétys II. L’échantillonnage a permis de collecter les
fractions dissoutes et plusieurs types de fractions solides dans la colonne d’eau, incluant
phyto- et zoo-plancton et le matériel piégé. Le Profileur Vidéo Marin (PVM) a été déployé à
toutes les sorties pour cibler la profondeur optimale de filtration des particules avec les
Pompes in situ. Des mesures de traceurs chimiques et isotopiques ont été faites sur ces
échantillons: analyses chimiques sur fractions totales et lessivages séquentiels, 228Ra/226Ra
(identifier les profondeurs de formation de la barytine), 234Th/POC (quantifier export surface).
Les analyses chimiques et isotopiques se sont achevées en septembre 2004; les analyses MEB
méritent des mesures complémentaires; les observations taxonomiques ont (pour l’instant) été
trop parcellaires. Les principaux résultats sont à ce jour : 1) remise en question de tout
algorithme universel reliant le flux de barytine piégée à la production exportée, 2) forte
hypothèse que la barytine cristallise par deux voies « simultanées » dans la colonne d’eau,
l’une en lien avec les acanthaires, l’autre en lien avec la productivité de surface 3) possible
formation de la barytine dans au moins les 500 premiers mètres de la colonne d’eau (d’après
les isotopes du radium), ce qui n’est pas incompatible avec les deux voies précédentes 4) la
production exportée directement mesurée avec les pièges n’est cohérente avec le déficit de
234
Th observé dans la colonne d’eau que lorsque l’on considère celui-ci que sous la
pycnocline.
Extended abstract
The BARMED objective is to contribute to the understanding of unresolved questions
concerning the productivity proxy Baxs/barytine synthesis in the water column. Many studies
have shown a clear correlation between the Baxs and POC fluxes, generating empirical
relationships linking both parameters in order to reconstruct past productivities. Despite these
works, we are still ignoring i) where and how barite precipitates in the water column and ii) if
these relationships can be applied everywhere. The BARMED research program proposed to
investigate the precipitation of barite in the water column, on a seasonal scale. The strategy
was to couple non-destructive observations of the samples (γ counting, SEM, optical
microscopy) to chemical analysis. Five cruises were conducted monthly at the DYFAMED
site (43°25 N - 7°52 E) with the R/V Thetys II (INSU) between February and June 2003; each
cruise allowed to collect dissolved and particulate fractions (including phyto- and
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
16
zooplankton) Dissolved and particulate radium and thorium isotopes have also been
investigated to constrain the depth of barite formation and the export production respectively.
We also deployed the Autonomous Video Profiler and large volume filtration pumps.
Chemical and isotopical analysis were conducted on the samples and have been achieved
since September 2004. SEM analyses as well as taxonomy identification require more
investigations. The main results are so far 1) the suggestion that there is not a universal
algorithm linking the exported C and the trapped barite flux, 2) the hypothesis that barite
crystallizes in the water column in 2 ways: a) acantharians seem to be a significant factor,
yielding a barite rich in Sr and soluble and b) as already known, barite is synthesized when
the productivity is high, likely in the aggregates 3) Ra isotopes indicate that barite could
precipitate at least all along the first 500 m of the water column, which is compatible with the
2 ways suspected above.
III BILAN SCIENTIFIQUE
En raison des retards analytiques, le bilan scientifique présenté ici est encore
fragmentaire. Néanmoins, les résultats (en cours de traitement) de BARMED sont nombreux
et les distributions observées inattendues et surprenantes et cela que ce soit pour les isotopes
du Th, du Ra mais aussi pour les différentes phases de baryum mesurées. Dans ce rapport,
nous ne reporterons que quelques résultats qui apparaissent d’ores et déjà comme ouvrant
« une rupture » dans la compréhension du cycle du baryum/barytine dans l’océan
I- Limits of the proxy Baxs (barite) as tracer of export production (Sternberg E., Jeandel
C., Miquel J-C, Souhaut M., submitted to Mar Chem)
Baxs vs. Corg fluxes (annual means)
12
10
Ba xs (µg/cm2/y)
y = 1,7545x + 0,5694
R2 = 0,7303
8
6
y = 0,2983x + 0,5111
R2 = 0,7856
4
2
0
0
2
4
6
Corg (g/m2/y)
8
Pacific (François + Dymond)
Dyfamed
Eq. Pac. (Dymond & Collier)
N. Atl. (Guieu)
Atlantic (François
+ Dymond)
10
12
N.E. Atl. (Jeandel)
Arabian Sea
Since the link between particulate biogenic Ba (mainly in the barite form, BaSO4) and oceanic
productivity is well known, empirical relationships have been established allowing the
quantitative determination of export production or primary productivity. Among those, one of
the most known has been proposed by R. Francois and his co-workers (GBC, 1995), linking
export only to Baxs fluxes (Pexp = 1.95 x (FBa-xs) 1.41). In the framework of the BARMED
program (BARium in the MEDiterranean, PI C. Jeandel), we performed the analysis of 3
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
17
years of trap Ba and organic carbon flux data. We compared our results to the world published
data, as reported in the Figure above.
• The relationship between POC and Ba fluxes seems to be linear, which supports the use of
excess Ba as a tracer of oceanic production.
• However, differences appear between the Pacific Ocean on the one hand, and the Atlantic
Ocean and the Mediterranean Sea on the other. Although lateral transport of particles
might occur at some locations, this phenomenon cannot apply to all of the data points that
do not abide by the “Pacific Baxs/POC relationship”, as first suggested in François et al.
(1995). The EUMELI, POMME and DYFAMED stations are indeed believed not to be
affected by advection processes. Thus, if there is a clear link between POC and Baxs
fluxes, it is not universal. The differences could reflect either ecological constraints on
Baxs formation, or that the saturation state of the ocean affects Baxs fluxes.
While the link between Baxs fluxes and POC fluxes/export production is not questioned
by these results, the above observations advise to be prudent with empirical
relationships. In the case of the Northwestern Mediterranean for example, François et
al.’s algorithm underestimates export by one order of magnitude.
II- Seasonal distribution of the Baxs in the suspended particles (E. Sternberg, E.Robin, C.
Jeandel)
The concentration of biogenic barium measured in the suspended particles is corrected from
the lithogenic contributions using the following equation:
Baxs = Batot – (Ba/232Th)crustal x 232Th
Where (Ba/232Th)crustal is the average crustal value for this ratio (44.3).
The confirmed link between the Baxs fluxes and POC export (see above) allowed us to expect
a variation of the suspended Baxs distribution with time, responding to the variability of the
surface productivity. In the figure below are reported the five Baxs profiles measured on the
filtrates of ca 10 l of seawater, corresponding to each Barmed cruise.
- The most striking features are 1) whatever the season, the Baxs peaks occur at similar
depths and are comparable, with a maximum at 200-250 m 2) (not shown) there is an
excellent consistency between the Baxs distribution and the crystallized barite profiles
analyzed using the SEM/EDS-ACC, meaning that the biogenic Ba is rapidly crystallized as
barite 3) this “barite” observed in the maxima is significantly enriched in Sr (e.g, BARMED
2: almost 40% of the barite crystals in the maximum display a Sr/Ba ratio > 1 mol/mol;
closer to the surface, 66% of the crystals have a Sr/Ba larger than 2 mol/mol) while the barite
crystals below 600 m are very Sr-poor.
Contrasting with what was expected, there is no clear relationship between these
suspended barite maxima and the surface production, chla or pigment maxima, or O2
distribution.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
18
Baxs (pmol/l)
0
200
400
600
0
500
z (m)
1000
1500
BAR 1
BAR 2
BAR 3
2000
BAR 4
BAR 5
Therefore:
- We are currently investigating the effect of the dynamics on the barite distributions
(the different maxima occurring in the core of a water mass (e.g: Levantine Intermediate
Waters and/or at the boundary between two water masses: e.g, the Levantine and Atlantic
waters).
- However, because of the significant Sr content observed in our barite crystals, we are
also investigating the distribution of acantharia species, since they have celestite skeletons
enriched in Ba. Although these skeletons are very soluble and not well preserved in our
sampling procedure, we observed that the acantharia maxima occurred at the same depths as
the barite ones, and that barite crystals are often associated with these skeletons, as shown in
the picture below (the celestite is in red, the mixture Sr/Ba in geen and the pure Ba in blue).
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
19
We strongly suspect that oceanic barite is synthetized by 2 ways in the water column:
one related to the acantharia, yielding a suspended barite rich in Sr and soluble, that
rapidly dissolves in the water column and which is not of the same origin as the Baxs
measured in the traps, which abundance is clearly related to the productivity. The way
barite “precipitates” in the acantharia has to be enlightened: additional SEM measurements on
BAR3 suspended particles and trapped materials are underway.
III- Export production quantified using the POC/Th (J-C Miquel, B. Gasser, J-C
Cochran, Rodriguez y Baena, A, Peterson, M., Fowler, S., Lee, C., Masqué, P., Jeandel,
C., Marty, J.C.)
Rates of transport and interaction processes in the ocean can be evaluated with the radioactive
decay of the natural radionuclide series Uranium-Thorium (U-Th). Isotopes of soluble
element U (238U and 234U) decay to isotopes of highly particle-reactive element Th (234Th and
230
Th, respectively). In the seawater, 234Th and 230Th are removed from the water column by
adsorption on particles (scavenging) followed by vertical transport of settling particles to the
seafloor. The resulting U/Th disequilibria can be used to constrain the transport rates of
particles and reactions processes between the solution and particulate phases. Because the
234
Th has a short half-life (24 days), it is used to estimate the vertical particle flux from the
surface waters and the export of the Particulate Organic Carbon (POC).
In the framework of BARMED, POC and 234Th data have been acquired in the >70 µm
filterable fraction using large volume filtration pumps (PIS Challenger Oceanic); same kind of
data were acquired in the sediment traps during the same period. Finally, the participation of
J-C Miquel and B. Gasser to the MEDFLUX program allowed the comparison with data
acquired in IRS sediment traps. The main conclusions are:
• POC/234Th ratios are relatively constant at 200 m and are comparable in the >70 µm
filterable fraction and sediment trap data
• POC fluxes calculated from water column Th deficits are higher than values in traps
because flux is declining and 234Th profile lags in adjusting to low flux regime
• However, POC fluxes deduced from the water column Th deficits agree within a factor of
1.5-2 with sediment trap POC fluxes when only the data below the pycnocline are taken:
this unexpected fact has to be understood.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
20
•
Overall, the POC downward export during the period early March-end June was 1.3 to 2.8
g C m-2, with highest export in early spring. In comparison, export between July 2002 and
July 2003 was calculated to be 4.7 gC/m2/y using Fançois et al.’s algorithm (1995) based
on Ba fluxes, and slightly higher with Dymond et al.’s (1992) relationship, while export
estimated from POC fluxes with Sarnthein et al.’s (1988) equation reached up to 20
gC/m2/y. Marty and Chiavérini (2002), based on 15N measurements, gave export values
varying from 19 to 71 gC/m2/y between 1993 and 1999.
IV- Depth of barite formation using the radium isotopes 226Ra and 228Ra
When precipitating, barite takes up the radium isotopes with a 228Ra/226Ra ratio equal to that
of the surrounding seawater. Due to the short period of 228Ra (T1/2=5.75 y while that of 226Ra
is 1602 y), the 228Ra/226Ra ratio displays a strong gradient with depth and thus, can inform on
the depth at which barite forms. 226Ra and 228Ra in the particulate form can either be
supported by their fathers (238U and 232Th respectively) or be accumulated in particles without
their fathers, thus decaying following their own half-life. Therefore, to study barite particles,
228
Ra and 226Ra have to be corrected for their supported fraction:
226
Raxs = 226Ratot - 238U
228
Raxs = 228Ratot - 232Th
Unlike Bishop (1988) and Legeleux and Reyss (1996) who suggested barite to precipitate in
surface waters and in the upper 250 meters of the water column respectively, our results seem
to show that barite formation occurs in, at least, the upper 500 meters of the water column.
However, in Legeleux and Reyss’s work (1996), trapped barite, not suspended barite, was
studied. And indeed, when studying trapped barite (not shown here), we too came to the
conclusion that it originated from shallower depths than suspended barite. Yet, trapped barite
is not representative for the barite stock, mostly in the suspended form.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
21
228Raex/226Raex
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0
500
z (m)
1000
1500
2000
seawater
suspended particles
228Ra/226Ra (uncorrected)
Two uncorrected 228Ra/226Ra ratio values are reported at 10 and 1000 m (the supported
fraction was not estimated at these depths)
III BILAN FACTUEL (pas de limitation de taille)
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
Chercheurs
0,2
ITA
Thésitifs
0,1
Post-doc
Participation étrangère
2003
2004
1,8
1,1
1,2
1,8
0,7
1
2005
(prévu)
1,6
0,15
0,7
Total
0,1
0,1
2003
2004
2005
(demandé)
Total
12000
8587
0
ZOOPNEC
(marginal
31061
5,4
2
3
0,2
(expert)
o Budget complémentaire
Origine
Régional
National*
2002
10474
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
22
missions
Gorsky)
Soutien campagne
Européen *
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2003
Thetys II
8 jours
(5 sorties)
Seward Jonhson (US)
Utilisé le
12 mai par
LIRM
pour 234Th
2004
2005
(demandé)
Total
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
Le projet comptait totalement, dès son dépôt (voir demandes 2002, 2003) sur le service
d’observation SODYF. En couplant les sorties au SODYF, nous souhaitions avoir 1) des
informations sur l’hydrologie et la distribution des sels nutritifs avant chaque sortie
(éventuellement des informations sur les bouteilles ayant des pbs de fonctionnement) 2) les
données T, S, oxygène, sels nutritifs, production primaire correspondant à nos sorties 3) une
facilité de gestion du matériel basé à Villefranche (CTD) 4) des informations relatives à la
taxonomie, pigments (HPLC), et production primaire 4) les flux de PIC et POC dans les
pièges traités par le LIRM.
Malgré quelques soucis de programmation (inhérente aux contraintes du CIRMED), de
mise en place et d’interactions ultérieures avec le SODYF, BARMED a bénéficié du soutien
de ce service ?
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
- collaboration de l’IAEA entre BARMED et le programme NSF MEDFLUX (J-C Miquel,
Cindy Lee, Robert Armstrong, G. Stewart (Stony Brook University, USA), S. Wakeham
(Skidaway Institution of Oceanography, USA) et P. Masque (Universitat Autonoma de
Barcelona, Spain) : mise en commun des données de 234Th /POC
- collaboration plus informelles : nombreuses discussions avec Frank Dehairs (ANCH,
VUBrussels, expert international) et plus récemment avec Joachim Henjes (AWI), chercheur
allemand qui s’intéresse aux acanthaires dans le cadre de son post-doc. Il est possible qu’à la
suite de BARMED et en raison des questions posées par la thèse de E.Sternberg nous
reconstruisions un programme ciblé sur le rôle des acanthaires dans la fabrication de la
barytine (voir résultats).
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
23
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
OUI pour les méta-données, oui pour les données PVM, CTD/O2 ; non pour le reste
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
90%, dont la grande majorité sera transmise avant le 1/05/05
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
Non, au contraire. Les rencontres avec M-P Labaied ont été très fructueuses et dynamisantes à
chaque fois. Si les données ne sont pas sur la base, c’est pour les raisons suivantes
- encore en cours d’analyse aujourd’hui (ex : MEB)
- encore en cours de traitement (thèse E. Sternberg, derniers résultats acquis datent de
fin octobre 2004, dépôt manuscrit fin avril 2005)
o Liste des publications
Sternberg E., Tang D., Ho T.Y., Jeandel C. and Morel F.M.M. Barium uptake and adsorption by
diatoms, Geochimica et Cosmochimica Acta, in press.
Sternberg E., Miquel J.C., Gasser, B., Souhaut M., Arraes-Mercoff R., Jeandel C. and François R.
Reliability of barium as a tracer of export production (BARMED program), submitted to Marine
Chemistry.
6 publications à venir: une sur export de POC/234Th, au moins 3 sur la distribution du Baxs en
suspension dans la colonne d’eau (distribution et bilan des différentes fractions : dissous, suspension,
zoo, phyto…, celestite- Ba/Sr et MEB-edax, Ba/isotopes du radium), une sur les données PVM, une
sur la découverte de la nature chimique de la coquille d’un dinoflagellé (avec Mme ChétiennotDinet)
NB : le peu de publications disponibles à ce jour est inhérent à la discipline et à la taille des
équipes impliquées, en particulier Geomar-LEGOS. Pour exemple : les campagnes ANTARES
IV et SIGNATURE se sont achevées en 1999 et nous venons de soumettre les 4ème et 6ème
articles sur Th et Nd respectivement en janvier 2005, POMME s’est achevé en 2002 et nous
avons soumis en février le deuxième papier utilisant Th et Ba, 2 autres sont à venir ; le temps
d’acquisition des données et la maturation des réflexions induisent fréquemment ce genre de
délai à la publication des données de Géochimie Marine.
o Liste des communications à des colloques internationaux
Sternberg E., Jeandel C. and Morel F.M.M., Ba uptake by the diatom Thalassiosira weissflogii:
experimental study, EGS - AGU - EUG Joint Assembly, Nice (France), Avril 2003. (Poster)
Gorsky G., Picheral M., Marine optics for plankton investigation. Ocean Life: The Known, Unknown,
and Unknowable. National Museum of Natural History, Smithsonian Institution, Washington, D.C.,
23 October 2003
Robin E., Jeandel C., Sternberg E., Souhaut M., Reyss J.L., Van Beek P., Profiles of Ba, Sr and Sr/Ba
ratio of suspended barite from the Mediterranean Sea determined using SEM/EDS-ACC technique,
Ocean Sciences Meeting, Portland, OR, Janvier 2004. (Communication)
Sternberg E., Jeandel C., Robin E., Souhaut M., Reyss J.L., Van Beek P., Profiles of dissolved and
particulate barium in the Mediterranean Sea coupled to radium, strontium and calcium
measurements, Ocean Sciences Meeting, Portland, OR, Janvier 2004.(Communication)
Sternberg E., Gasser B., Miquel J.C. and Jeandel C., Determination of export production in the
Mediterranean Sea using barium fluxes: Comparison with particulate organic carbon data, European
Geosciences Union, 1st General Assembly, Nice (France), Avril 2004. (Poster)
G. Gorsky 2004. Harmonization of zooplankton time series. The 37th CIESM Congress, Barcelona, 711 June 2004.
J. C. Miquel, B. Gasser, A. Rodriguez y Baena1, S. W. Fowler, J. K. Cochran, J. Szlosek, D.
Hirschberg, M. Peterson Carbon Export Assessed by Sediment Traps and 234Th:238U
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
24
Disequilibrium during the Spring Summer Transition in the open NW Mediterranean (Aquatic
Forum, Monaco, October 2004)
C. Jeandel, E. Sternberg, J.C. Miquel, B. Gasser, M. Souhaut, R. Arraes-Mescoff. Reliability of Barite
as Tracer of Export Production (the BARMED Program). EGU 2005, Vienna (poster)
E. Sternberg, C. Jeandel, E. Robin, M. Souhaut, J.-L. Reyss, P. Van Beek. Profiles of Particulate
Barium in the Mediterranean Sea Coupled to Radium, Strontium and calcium Measurements EGU
2005, Vienna (communication)
Miquel, J.C., Cochran, J.K Gasser, B., Rodriguez y Baena, A, Peterson, M., Fowler, S., Lee, C.,
Masqué, P., Jeandel, C., Marty, J.C., Carbon export in the NW Mediterranean derived from moored
sediment traps and Th-234:U-238 disequilibria; results from the Barmed, Dyfamed and Medflux
studies ASLO meeting, Santiago de Compostelle, mai 2005
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
E. Sternberg, boursière MEN (2001-2004/05) La barytine: amélioration de la compréhension
du proxy pour l’océanographie moderne et passées. Soutenance prévue : mai-juin 2005
Caroline Warembourg, Évolution temporelle du zooplancton dans la zone côtière et au large
de la mer Ligure. Thèse doctorale, Paris 6. Soutenance fin 2005.
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
Plusieurs problèmes ont nuit au bon déroulement de BARMED : outre les soucis de
coordination avec le SODYF décrits plus haut, l’ICP/MS de Toulouse a affiché une baisse de
sensibilité dès juillet 2003 (un petit mois après le retour des derniers échantillons). Cette
baisse a totalement arrêté le travail d’analyse de E.Sternberg, et cela jusqu’en novembre 2003
pour causes de problèmes techniques lors des réparations. La remise en route a permis
d’assurer l’acquisition des données « colonne d’eau » pour présentation à Portland, janvier
2004. Puis une nouvelle panne a immobilisé la machine jusqu’en mars 2004, de nouveau
juste à temps pour présenter les données de pièges à Nice, EGS, 2004. Enfin le LMTG a
emménagé dans les locaux de l’OMP à Rangueil. Le déménagement et les problèmes de
refroidissement et climatisation qui ont retardé l’installation n’ont permis l’accès à la machine
que de façon sporadique de mai à octobre 2004.
Un autre point est à souligner, qui est du à une erreur d’appréciation de la PI au départ :
beaucoup d’informations connexes à Barmed dépendent d’une compétence sur Dyfamed qui
nécessite des interactions avec plusieurs personnes de Villefranche/mer…et sur ce point,
Erika Sternberg se serait sans doute sentie moins seule si elle avait été plus proche
« géographiquement » de Villefranche.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
25
BIOSOPE
I RESUMES
Résumé étendu
1. Objectifs : L'objectif de la campagne BIOSOPE était d'étudier la variabilité des propriétés
biologiques, biogéochimiques et bio-optiques d'une variété de régimes trophiques dans le
Pacifique Sud: la zone eutrophe associée au régime d'upwelling le long des côtes Chiliennes;
la zone mésotrophe du panache des Iles Marquises dans les eaux HNLC (High Nutrient Low
Chlorophyll) dans cette région subéquatoriale; enfin la zone a priori la plus oligotrophe de la
planète, au centre du "gyre" du Pacifique Sud et à l’écart de toute source d’aérosol désertique
(fer).
2. Stratégie : La campagne BIOSOPE (21 Octobre –12 décembre 2005) reposait
principalement sur des observations acquises le long d’un transect de ~8000 km allant des îles
Marquises jusqu’au Chili. 21 stations (durée moyenne ~ 8 heures) ont permis d’acquérir des
paramètres biogéochimiques de base (stocks et flux), de mesurer les propriétés optiques
essentielles à la calibration et à la validation des images satellite couleur de l’eau, et de
réaliser un échantillonnage intensif afin de caractériser la diversité taxonomique et
fonctionnelle (méthodes cytométriques, microscopiques et de biologie moléculaire) des
différents systèmes étudiés. L’étude détaillée de 6 stations longues (durée de 2 à 6 jours)
positionnées sur le gradient trophique a permis de compléter ces observations par des mesures
in situ des taux de production primaire et d’assimilation des différents éléments nutritifs (N,
P, Si), par un échantillonnage du flux particulaire (trappes à sédiment dérivantes) et enfin par
la mise en oeuvre de mesures haute fréquence des caractéristiques hydro-bio-optiques
permettant d’étudier le fonctionnement de ces différents systèmes à l’échelle diurne.
3. Résultats Les premiers résultats (acquis à bord) montrent que la campagne BIOSOPE a
couvert le gradient trophique escompté : les concentrations de chlorophylle de surface
s’échelonnent sur deux ordres de grandeur (de 0.02 mg Chla m-3 au centre du gyre à plus de 2
mg Chla m-3 au niveau de l’upwelling) et la majorité des propriétés optiques et
biogéochimiques s’ordonne très clairement sur ce gradient de chlorophylle. Plus
particulièrement, nos résultats montrent que le tourbillon sub-tropical est un système unique :
il est caractérisé par un pauvreté extrême en éléments nutritifs (e.g. absence de nitrates entre 0
et 180 m), les eaux les plus claires de notre planète y sont rencontrées (1% de lumière à
175m, maximum de chlorophylle à 180-200m) car les stocks biologiques (phytoplancton et
zooplancton), tout comme ceux des particules y sont également d’une faiblesse extrême.
4. Soutien Au delà du soutien par le programme national PROOF, le projet BIOSOPE relève
des programmes SOLAS (Surface Ocean Lower Atmosphere Study d'IGBP) et IMBER
(Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research), et est soutenu par trois
agences spatiales dans le cadre de la validation des capteurs couleurs SeaWiFS et MODIS
(NASA) et MERIS (ESA / CNES).
Extended abstract
1. Objectives The objectives of the BIOSOPE (BIogeochemistry & Optics SOuth Pacific
Experiment) project was to study, during the austral summer, the biological,
biogeochemical and bio-optical properties of different trophic regimes in the South East
Pacific: the eutrophic zone associated with the upwelling regime of the chilean coast ; the
mesotrophic area associated with the plume of the Marquises Islands in the HNLC (High
Nutrient Low Chlorophyll) waters of this subequatorial area; and the oligotrophic area
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
26
associated with the central part of the South Pacific gyre which presents the interesting
particularity of being far away from any desert dust (iron) source.
2. Implementation plan. The BIOSOPE cruise (October 21 – December 12, 2005) mainly
relied on observations acquired along a ~8000 km transect from Marquises Islands towards
the Chilean coast. 21 “short” stations (~8 hours each) have been investigated for the
measurement of core biogeochemical parameters (stocks and fluxes) and of optical
properties which are required for the calibration and validation of ocean color remote
sensing data. An intensive sampling was also undertaken for the characterization of
functional and taxonomic diversity (flow cytometry, microscopy, molecular biology) of the
various studied systems. The detailed investigation of 6 “long” stations (2 to 6 days of
occupation), located along the trophic gradient allowed to complete these observations by
in situ measurements of primary production and of assimilation of various nutrients (N, P,
Si), by sampling the particulate flux (drifting sediment traps) and finally by high frequency
measurements of hydro-bio-optical characteristics, thus allowing the diurnal scale the
functioning of the various systems at the diurnal to be studied.
3. Results. The first results (acquired onboard) show that the BIOSOPE cruise covered the
expected trophic gradient: surface chlorophyll concentrations span over two orders of
magnitude (from 0.02 mg Chla m-3 in the gyre core to more than 2 mg Chla m-3 in the
upwelling) and most of optical and biogeochemical properties are well ordered along this
chlorophyll gradient. In particular, our results show that the sub-tropical gyre is a unique
system : it is characterized by extremely low nutrient concentration (lack of nitrate between
0 and 180m), by the clearest waters (1% of surface irradiance at 175 m, deep chlorophyll
maximum at 180-200m) because biological stocks (phytoplankton and zooplankton) as well
as particle stocks in general are extremely low.
4. Support. BIOSOPE is supported by the French program PROOF (Biogeochemical
Processes in Ocean and Fluxes), and by SOLAS and IMBER at an international level.
BIOSOPE is also supported by three space agencies in the context of calibration activities
of the ocean color sensors NASA (SeaWiFS and MODIS) and ESA and CNES (MERIS).
II BILAN SCIENTIFIQUE
Moins de trois mois après la fin de la campagne BIOSOPE, il est relativement difficile d’en
dresser un bilan synthétique. Néanmoins, les (nombreuses) acquisitions temps réel réalisées à
bord permettent de conclure (1) que la majorité des questions initialement posées ont pu être
abordées (2) que les données acquises ont un potentiel scientifique extrêmement fort. On peut
résumer les résultats préliminaires selon trois grandes catégories d’études.
1. Optique / Bio-optique : Les eaux les plus claires de la planète ont été décrites dans le
gyre. Les mesures d’éclairement sous-marin dans le visible confirment ce qui était pressenti :
les eaux du gyre sont les plus claires de la planète. Ainsi, dans la zone la plus transparente du
gyre, aux alentours de l’île de Pâques, la limite de la couche euphotique se situe vers 175 m.
Ce sont là des conditions de transparence remarquable qui, en retour, nous renseignent sur
l’extrême pauvreté en substances optiquement significatives, c’est-à-dire les particules
(phytoplancton, hétérotrophes, bio-détritus) ainsi que les substances organiques dissoutes
colorées. Les mesures d’éclairement montrent également la très forte pénétration des UV. Le
coefficient d’atténuation diffuse dans ce domaine spectral présente des valeurs parfois égales
ou même légèrement inférieures à celles publiées pour le coefficient d’absorption de l’eau
pure. Enfin, les analyses effectuées à bord montrent que l’accord entre concentration in situ de
Chlorophylle de surface et concentrations télédétectées (SeaWiFS) sont tout à fait
concordantes dans le gyre (~ 0.02 mg Chla m-3). Les mesures HPLC de pigments réalisées au
laboratoire, devront confirmer cette tendance. Si elle est réelle, elle signifierait que les
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
27
algorithmes bio-optiques, qui avaient été initialement extrapolés aux faibles concentrations de
chlorophylle (par manque de mesures de référence), restent tout à fait pertinents dans ces
gammes de concentration.
2. Bio-géochimie : Le centre du gyre présente des particularité bio-géochimiques uniques.
Les mesures effectuées à bord montrent que les concentrations en fer sont extrêmement
faibles : entre 100-150 pM dans la couche 0-400m, profondeur en deçà de laquelle se situe la
ferricline. De même, les nitrates sont indétectables (< 5 nM) jusqu’à 170-180m , profondeur
où commence la nitracline. Les phosphates ne sont quant à eux jamais limitants, les
concentrations de surface étant toujours supérieures à 100 nM. Il est d’ailleurs relativement
aisé, sur la base de ces premières mesures, de reconstituer le scénario (initialement pressenti)
du fonctionnement biogéochimique du gyre. L’absence d’apport de fer par voie éolienne (les
prélèvements d’aérosols durant la campagne devraient permettre de le vérifier), par advection,
et par diffusion est à l’origine de l’extrême pauvreté des eaux superficielles. En conséquence,
la fixation d’azote atmosphérique est inexistante (confirmé par les premières mesures). Les
nitrates, seule source d’azote, l sont totalement consommés laissant une quantité non
négligeable de phosphates non-consommés. Ce système limité exporte extrêmement peu
(appréciation visuelle des godets de trappes déployées pendant 4.5 jours) et les concentrations
en particules supérieures à 200 µm en dessous de la zone euphotique (mesures PVM)
représentent les plus faibles jamais mesurées.
3. Bio-diversité L’environnement nutritif et lumineux qui prévaut au centre du tourbillon
conduit à des adaptations particulières. L’extrême pénétration des rayonnements ultraviolets ainsi que les carences en éléments nutritifs déterminent des niches écologiques
particulières où des organismes autotrophes et hétérotrophes ont pu s’adapter. Les
prélèvements pour les analyses moléculaires ainsi que les isolements de groupes de
phytoplancton (procaryotes et eukaryotes, 400 isolats de BIOSOPE en culture à ce jour)
permettront de révéler ces éventuelles adaptations taxinomiques et fonctionnelles. Sur la base
des observations réalisées à bord, un certain nombre de pistes devront êtres testées en
priorité : (1) des expériences d’enrichissement en fer suggèrent que la fixation d’azote n’est
pas stimulée, ce qui indiquerait que, dans ce vaste biome, les organismes fixateurs auraient pu
disparaître (ce résultat signifierait que le gyre est dans cet état de limitation depuis des
millions d’années). La détection des gènes fixateurs d’azote sera une priorité pour confirmer
ou infirmer cette hypothèse importante. (2) des mesures optiques à haute fréquence ont
montré qu’il existe à l’échelle diurne, entre 70 et 130m, un important processus
d’accumulation et de disparition de carbone particulaire, qui ne met apparemment pas en jeu
des processus photosynthétiques classiques. L’hypothèse de bactéries photo-hétérotrophes
(bactéries à bactériochlorophylle ou bactéries à proteorhodospirine), actuellement retenue,
devra être confirmée par les mesures moléculaires.
Indépendamment de ces retombées scientifiques, la campagne BIOSOPE a été l’occasion
d’organiser un exercice d’inter-comparaison des méthodes d’analyse des pigments HPLC
pour les eaux océaniques où les concentrations attendues sont les plus faibles jamais
rencontrées. Cet exercice, soutenu par la NASA et l’ESA, regroupe 8 laboratoires (France,
USA(3), Italie, Afrique du Sud, Danemark, Australie).
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
28
Figure 1 : Trajet réalisé et occupation des stations durant la campagne BIOSOPE, superposé sur une
image composite SeaWiFS correspondant aux deux mois de la campagne. Les points noirs correspondent
au stations courtes (2 – 6 heures), les points cerclés aux stations longues (2-5 jours). La position de la
station GYR (26°S ;144°W) correspond a priori à la station la plus oligotrophe d’après une analyse
rétrospective des données SeaWiFS sur 5 ans. En encart, la coupe (entre 0 et 300m) depuis la station des
Marquises jusqu’à l’upwelling Chilien (transect de ~8000 km) de la fluorescence de la chlorophylle (haut)
et du coefficient d’atténuation des particules (bas). Le cœur du gyre est clairement identifié par un
maximum profond de chlorophylle entre 180 et 200 m et un coefficient d’atténuation (proxy de la charge
en particules ou du carbone particulaire) relativement homogène entre 0 et 200m.
Figure 2 : Ship’s course and occupied stations during BIOSOPE, superimposed on the two month-cruise
SeaWiFS composite. Black dots identify short stations (2-6 hours) while circled dots identify long stations
(2-5 days). The location of the GYR station (26°S ;144°W) corresponds to the most oligotrophic station of
the planet according to a 5-year SeaWiFS records analysis. Inserts display the 0-300 m section from
Marquises Islands towards the Chilean upwelling (~8000 km transect) of chlorophyll fluorescence (upper
panel) and attenuation coefficient (lower panel). The core of the gyre is clearly identified by a deep
chlorophyll maximum (180-200m) and a relatively homogenous attenuation coefficient (proxy of particle
load/ particle carbon) over the 0-200m layer.
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2002
2003
2004
4.10
1.45
0.40
0.15
2.25
1.45
1.00
0.50
6.50
2.70
1.80
0.60
2.25
2005
(prévu)
7.65
2.75
6.20
0.65
3.40
Total
20.5
8.35
9.40
1.90
5.65
45.8
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
29
o Budget complémentaire
Origine
Régional
National : PROOF
National : CNES
Soutien campagne
INSU
Européen : ESA
NASA
2002
2003
2004
2005
(demandé)
Total
(obtenu)
40
10
90
79
58
59.4
140
79
88
30
20
10
24
10
24
Les financements complémentaires obtenus auprès des agences spatiales (ESA, NASA,
CNES) concernent des thèmes ou des développements instrumentaux en optique marine in
situ qui n’étaient pas soutenus par PROOF.
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2003
Atalante
2004
2005
(demandé)
55
Total
55
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ? Non
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…).
BIOSOPE a été labellisé par le programme SOLAS. Un demande de labellisation par le
programme IMBER est en cours. BIOSOPE est soutenu par la NASA et l’ESA dans le
cadre de la validation-calibration des capteurs couleur de l’océan (SeaWiFS, MERIS,
MODIS)
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Au delà du renforcement de coopérationx déjà existantes avec différents laboratoires ou
agence (SCRIPPS, NASA, Dalhousie University, Rutgers University), la campagne
BIOSOPE a permis d’initier des collaborations avec deux groupes
1. Osvaldo Ulloa (Université de Concepcion, chili) : signatures optiques des populations
phytoplanctoniques, pC02, N2O
2. Benjamin Van Mooy (WHOI) : Fonctionnement comparatif des gyres sub-tropicaux
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
Non, mais la liste de tous les paramètres collectés et consultable à http://www.obsvlfr.fr/proof/php/bio_datalist.php
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
30
L’essentiel des données (~70%) devraient être mise en base en 2005, le reste en 2006.
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
o Liste des publications
1. Claustre, H. and S. Maritorena. (2003). The many shades of ocean blue. Science, 302, 15141515.
o Liste des communications à des colloques internationaux
1. Bonnet, S. et al. : Colimitation in a gradient of trophic regimes in the south East Pacific Ocean
: response from microcosm experiments. ASLO June 2005, Saint-Jacques de Compostelle,
soumis
2. Claustre, H. et A. Sciandra : The first biological, biogeochemical and optical study of the
South Pacific Gyre. ASLO June 2005, Saint-Jacques de Compostelle, soumis
3. Gasser, B. et J.C. Miquel : Export fluxes in contrasting environments of the South-East
Pacific. ASLO June 2005, Saint-Jacques de Compostelle, soumis
4. Grob, C, et al. Picophytoplankton in the South Pacific Subtropical Gyre. ASLO June 2005,
Saint-Jacques de Compostelle, soumis
5. Huot, Y. et al., Photosynthesis in the ultra-oligotrophic waters of the South-Pacific Gyre and
bordering waters during the austral spring. ASLO June 2005, Saint-Jacques de Compostelle,
soumis
6. Lewis, M. et al., Nutrient Return in the Clearest Ocean Waters, ASLO June 2005, SaintJacques de Compostelle, soumis
7. Morel, A., et al. , South Pacific Gyre: The clearest oceanic waters ? ASLO June 2005, SaintJacques de Compostelle, , soumis
8. Prasil, O. et al. Distribution, diversity and mortality of anoxygenic aerobic photoheterotrophic bacteria in sub-tropical gyres. ASLO June 2005, Saint-Jacques de Compostelle,
soumis
9. Sempéré, R. et al. UV irradiance profiles associated with bio-optical parameters of seawater
(CDOM, Chlorophyll) and OH radical photoproduction in the South East pacific ocean. ASLO
June 2005, Saint-Jacques de Compostelle, soumis
10. Van Mooy, B. et al., Glycolipid membranes relieve marine picocyanobacteria of a major
requirement for phosphate. ASLO June 2005, Saint-Jacques de Compostelle, soumis
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse).
1. BONNET Sophie: (Université Paris VI - Villefranche) : Biogéochimie du fer, impact des
dépôts d’aérosols (participation aux deux legs de BIOSOPE)
2. DUHAMEL Solange (Université d’Aix-Marseille) Compétition entre bactéries hétérotrophes
et producteurs primaires pour la ressource nutritive limitante en milieu océanique oligotrophe:
couplage des flux de carbone et de phosphate en relation avec la structure fonctionnelle des
communautés (participation aux deux legs de BIOSOPE)
3. GROB Carolina: (Université Paris VI- Villefranche, Université de Concepcion) : Etude biooptique des grands stocks de matière dans le Pacifique Sud Est. (Participation aux deux legs
de BIOSOPE)
4. JOUBIN Ludovic (SBR Roscoff, Université de Rennes). Impact des stress environnementaux
sur le picophytoplancton procaryote marin: approche post génomique".
5. LAMI Raphaël (Obsevatoire Banyuls, Université Paris VI). Diversité et la structuration des
communautés bactériennes en milieu marin.
6. MARTINEZ Elodie: Université du Pacifique : Effet d’île et fertilité de l’Archipel des
Marquises
7. SILIO CALZADA Ana: (Université Paris VI – Villefranche, Financement CNES-ACRI)
Utilisation combinée de la couleur de l'océan, de la température de surface et des données
altimétriques de la plate-forme ENVISAT pour l'étude des variations de la production primaire
totale et nouvelle dans les zones d'upwellings
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
31
8. TEDETTI Marc (Université d’Aix-Marseille) : Matière organique, UV, photochimie.
(Participation aux deux LEG de BIOSOPE)
9. TIECHE Fanny: (Université Paris VI - Villefranche) : Signature optique des bio-détritus
(participation à un LEG de BIOSOPE).
10. VIPREY Manon (Université Paris VI, SBR Roscoff) : Biodiversité des picoeukaryotes
(participation à un LEG de BIOSOPE).
11. WAGENER Thibaut (Université Paris VI - Villefranche CNRS-Région). Dépôts
atmosphériques dans le Pacifique Sud et dans l’Océan austral.
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
1.
2.
3.
4.
2 articles (Octobre 2004 et Févier 2005) dans NICE matin
1 article (commun avec la campagne KEOPS) dans Science & Vie (Janvier 2005)
1 article de vulgarisation sur le Web portail de l’ESA (Décembre 2004)
6 journaux de bord sur le site Web de l’INSU pendant la campagne
o Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
La société Pierre Fabre (pharmaco-cosmétique) pourrait financer des équipes ayant isolé des
groupes phytoplanctoniques et des bactéries durant la campagne BIOSOPE et des études
liées à la photoprotection UV.
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
La campagne BIOSOPE fut une campagne très coûteuse pour plusieurs raisons :
1. Eloignement qui augmente le coût de la logistique (transport du personnel et du
matériel).
2. Thématiques à la marge de la biogéochimie (biologie moléculaire et bio-optique) qui
sont coûteuses (consommables en biologie moléculaire, consommables et équipements
en bio-optique)
En conséquence, il a fallu rechercher des financements autres que ceux de PROOF et de la
ligne «soutien de campagne à la mer ». Ceci a imposé la rédaction de nouvelles demandes et
lorsqu’elles ont été acceptées, d’autant de rapports. Cette charge est relativement lourde,
surtout à l’issue de la campagne où l’on souhaiterait se consacrer à l’exploitation.
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
32
DIAPAZON
I RESUMES
Résumé étendu
La diazotrophie constitue une voie originale d’introduction d’azote nouveau dans
l’océan. Dans les systèmes oligotrophes où les autres formes d’azote minéral sont épuisées,
l’exploitation du diazote par certaines cyanobactéries augmente la fixation photosynthétique
de carbone et peut donc jouer un rôle significatif dans le cycle global du carbone et la
régulation du climat. Dans le Pacifique tropical sud-ouest connu pour ses efflorescences de
diazotrophes du genre Trichodesmium, le programme DIAPAZON visait à déterminer les
facteurs qui contrôlent ces efflorescences, à quantifier les flux de C, N et P associés et, à
l’aide de la modélisation et des images fournies par les satellites, à estimer l’impact
biogéochimique de la diazotrophie à l’échelle de la région.
Lors de 9 campagnes DIAPALIS à bord de l’Alis (2001, 2002, 2003), l’abondance et
la capacité diazotrophe des cyanobactéries ont été examinées en fonction des caractéristiques
physiques, chimiques et biologiques du milieu. En outre, l’atelier international Tricho Bleu
(octobre 2002) a permis d’expérimenter en conditions contrôlées sur des populations
naturelles de Trichodesmium.
Le phosphate minéral apparaît comme un des facteurs majeurs de contrôle du
développement des organismes diazotrophes dans la région. Il est injecté dans la couche
euphotique par le mélange hivernal et présente un pic de concentration en octobre. C’est
toutefois aussi en octobre 2003 que les plus faibles abondances de Trichodesmium sont
dénombrées : moins de 1 trichome/litre. Néanmoins, la diazotrophie, loin d’être nulle, atteint
alors 200 µmol/m2/12h grâce à l’activité de cyanobactéries diazotrophes du genre
Synechoccocus à haut PUB. Les concentrations de phosphate sont souvent extrêmement
faibles de décembre à avril. En février 2003 cependant, elles apparaissent suffisantes pour que
des pics d’abondance de Trichodesmium (2,0x108 trichomes/m2 dans la colonne d’eau) et de
diazotrophie (2,1 mmol/m2/12h) soient observés. L’impact de cette forte diazotrophie sur le
bilan de carbone est suggéré par une baisse significative de 15 à 20 µM du carbone
inorganique dissous contenu dans la couche de surface. L’élément fer susceptible de limiter
sévèrement le développement des cyanobactéries diazotrophes semble ici en concentration
suffisante (0,5 à 2 nM) pour satisfaire les besoins. 72 efflorescences ont été dénombrées dans
le Pacifique sud-ouest de 1998 à 2004, dont 80% en saison chaude. Un grand nombre de ces
efflorescences s’achèverait brusquement par lyse cellulaire généralisée et alimenterait la
boucle microbienne. Sur l’année, la diazotrophie représente au minimum 20 à 30% de la
production nouvelle totale, d’où son importance biogéochimique dans la région.
Extended abstract
Diazotrophy represents a particular way by which new nitrogen is introduced in the
ocean. In the oligotrophic systems where the other dissolved inorganic nitrogen sources are
depleted, the use of dinitrogen by certain cyanobacteria increases the photosynthetic carbon
fixation and hence could play a significant role in the global carbon cycle and the climate
regulation. In the South-Western Pacific known for its frequent Trichodesmium blooms, the
DIAPAZON programme aimed at determining the main factors controlling these blooms,
quantifying the associated C, N and P fluxes and, using modelling and satellites images,
estimating the biogeochemical impact of diazotrophy at the scale of the region.
During 9 cruises aboard R/V Alis (2001, 2002, 2003), the abundance and the
diazotrophic capacity of cyanobacteria have been examined as function of environmental
physical, chemical and biological characteristics. In addition, the international Tricho Blue
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
33
workshop (October, 2002) allowed to experiment under controlled conditions on natural
populations of Trichodesmium.
The inorganic phosphate appears to be one of the main factors controlling growth of
diazotrophic organism in the region. It is injected into the euphotic layer by the winter mixing,
and generally shows a concentration maximum in October. However, the lowest abundances
of Trichodesmium were also observed in October 2003: less than 1 trichome/litre.
Nevertheless, at the same time, diazotrophy, far to be null, reached 200 µmol/m2/12h due to
the activity of diazotrophic cyanobacteria described as high PUB Synechoccocus. Phosphate
concentrations are often extremely poor from December through April. In February 2003
however, they appeared to be high enough for observing maximum of Trichodesmium
abundances (2.0x108 trichomes/m2 within the water column) and maximum of diazotrophy
(2.1 mmol/m2/12h). The impact of such a high diazotrophic rate upon the carbon budget is
suggested by a significant decrease of 15 to 20 µM of dissolved inorganic carbon observed
within the upper layer. Iron, which is suspected to strongly limit growth of diazotrophic
cyanobacteria, seems to be present here in adequate concentration (0.5 to 2 nM) for satisfying
the requirements. 72 blooms have been observed in the South-Western Pacific between 1998
and 2004, 80% of which occurring in warm season. Most of these blooms would decline by a
general cell lysis and would feed the microbial loop. The annual mean diazotrophy represents
at least 20 to 30% of the total new production, from which its great biogeochemical
importance in the region.
II BILAN SCIENTIFIQUE
Le Pacifique tropical sud-ouest est une région propice à la fixation du diazote par les
cyanobactéries. La diazotrophie y est toujours importante, 200 µmol/m2/12h en moyenne,
avec un minimum de 70 µmol/m2/12h. Cette moyenne n’inclut pas les valeurs élevées
obtenues dans les eaux les plus riches en Trichodesmium (fév. 2003, DIAPALIS 7). Elle
représente donc la diazotrophie « de base », celle qui a lieu tout au long de l’année (Raimbault
et al, en prép.). En conditions optimales, la fixation de N2 est beaucoup plus intense : elle
s’élève à 700 µmol/m2/12h en février 2003, avec un maximum de 2110 µmol/m2/12h. Ces
valeurs sont à comparer à celle rapportée par Montoya et al. (2004) : 254 µmol/m2/j comme
diazotrophie moyenne de l’Atlantique NW (155 profils). Dans le lagon calédonien, la
diazotrophie est également considérable, du même ordre de grandeur qu’au large mais sur une
colonne d’eau plus faible.
Les Trichodesmium ne sont pas les seuls à fixer le N2 dans la région, en particulier en
saison chaude où 20 à 30% de la diazotrophie totale ont lieu au-dessous de 60m, à des
profondeurs où les Trichodesmium tendent à disparaître. La 9e campagne DIAPALIS (oct.
2003) a permis d’examiner une situation extrême : dans des eaux riches en phosphates, une
diazotrophie importante dans toute la colonne d’eau à toutes les stations alors que seuls
quelques trichomes par litre sont dénombrés (Raimbault et al, en prép.). Les analyses de
pigments montrent qu’il s’agirait de cyanobactéries diazotrophes libres du genre
Synechoccocus à haut PUB (Neveux et al, en prép.). La valeur moyenne de la diazotrophie
dans cette classe de taille est proche de 200 µmol/m2/12h, à comparer aux 180 µmol/m2/j
récemment mesurés par Montoya et al. (2004) dans le Pacifique nord-est.
Les cyanobactéries filamenteuses se présentent en général sous forme de trichomes
libres, plus rarement sous forme de colonies. Elles appartiennent à 3 espèces principales,
Trichodesmium tenue, T. thiebautii et T. erythraeum. Dans la fraction >10µm qui contient
tous les trichomes, la phycoérythrine est fortement corrélée au nombre de trichomes, à leur
surface et à leur volume cellulaire (Tenorio et al, en prép.). En moyenne, la couche de surface
contient 300 trichomes/l. En valeur intégrée, la médiane est de 3,5x106 trichomes/m2 (30
profils), tandis que les eaux les plus riches renferment 1,0 à 2,0x108 trichomes/m2 (fév. 2003).
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
34
La richesse des eaux du lagon est la même qu’au large. Pour comparaison, Carpenter et al.
(2004) trouvent des valeurs médianes de 6,0x106 à 6,0x107 trichomes/m2 de 1994 à 1996 dans
l’Atlantique nord-ouest.
La série des images SeaWiFS 1997-2004 montre une grande variabilité interannuelle
du contenu en chlorophylle de surface de la zone comprise entre Nouvelle Calédonie et
Vanuatu. La période la plus riche de cette série (Csat>0,12mg/m3) est observée de janvier à
juin 1998 (Dupouy et al. 2000). Les observations lors des DIAPALIS 2001-2003 se situent
dans la gamme moyenne et sont donc caractéristiques de la région. Les mesures de
rétrodiffusion réalisées en bac expérimental lors de l’atelier Tricho Bleu montrent que les
Trichodesmium peuvent être décelés sur les images SeaWiFS grâce au rapport réflectance
orange sur contenu en chlorophylle (Dupouy et al. Article en prép.).
La comparaison de la production primaire à la fixation de N2 à l’aide du rapport de
Redfield fournit un indice de production nouvelle f basé sur la seule diazotrophie : sa valeur
moyenne est 0,03. Comparée à la prise de nitrate, la diazotrophie représente en moyenne (hors
février) 19% de la production nouvelle totale (NO3 + N2), 30% en février 2003 et 60% à l’est
de Lifou en mai 2002. La diazotrophie assure donc à elle seule une part importante de la
productivité du système, d’autant plus qu’en milieu océanique oligotrophe le NO3 n’est plus
considéré aujourd’hui comme source d’azote nouveau puisqu’il provient en majorité de la
régénération azotée récente (Lipschultz, 2001).
Le taux de croissance des Trichodesmium a été estimé à partir des mesures de
production par classe de taille et du rapport C/Chla déterminé sur des T. erythraeum isolés
(Masotti et Tenorio). Il est toujours faible, quels que soient le lieu, la saison ou les conditions
de milieu. Au large, ce taux est typiquement de 0,2 j-1. Les valeurs maximales (0,35 à 0,40 j-1)
sont relevées dans la couche de surface 0-20m. La cinétique PB vs E établie sur des
populations naturelles de Trichodesmium montre que les besoins en énergie radiative de ces
organismes sont élevés (IC = 94 µE/m2/s et IK = 327 µE/m2/s. Masotti et al, en prép.). Avec de
telles exigences énergétiques mais un taux de croissance plutôt faible, seules les colonies qui
se maintiennent un temps suffisant dans la couche de surface pourront donc procéder à la
division cellulaire. L’assimilation du phosphate est directement proportionnelle à la
concentration de PO4 dans la gamme des valeurs observées dans la région. Pour 30 nM de
PO4, le taux de croissance estimé est de 0,3 j-1 (Moutin et al, soumis). Le contenu de la
colonne d’eau en carbone inorganique dissous a été mesuré pendant un cycle annuel. Une
baisse significative de 15 à 20 µM a été mise en évidence dans la couche de surface en février
2003 (Masotti et Ruiz, en prép.), résultat probable de l’augmentation de la fixation du CO2
due aux organismes diazotrophes. Ces derniers excrèteraient une part importante de matière
organique synthétisée, ce qui expliquerait la forte corrélation mise en évidence entre
diazotrophie et production bactérienne (Rodier et al, en prép.).
Au cours de l’atelier Tricho Bleu, les différentes phases évolutives d’une efflorescence
de Trichodesmium ont été suivies au laboratoire sur des populations naturelles. Ces
expériences ont permis d’examiner les processus enzymatiques de mort programmée des
cellules (Berman-Frank et al. 2004) et de formation parallèle de particules exopolymériques
transparentes (Mari et al, soumis) qui accompagnent le déclin des efflorescences. A l’instar de
ces expériences, beaucoup d’efflorescences naturelles de Trichodesmium s’achèveraient en
quelques jours par lyse cellulaire généralisée. Les 72 efflorescences de Trichodesmium
repérées ou échantillonnées de 1998 à 2004 à partir des avions et navires de la Marine
Nationale ainsi que par l’Alis illustrent la richesse en cyanobactéries filamenteuses de la
région du Pacifique sud-ouest comprise entre 8°S et 25°S, 158°E et 170°W (Dupouy et al.
2004). Quel que soit le secteur géographique considéré, une prédominance forte est observée
en saison chaude puisque 80% des efflorescences sont relevées de novembre à mars, avec un
pic en janvier.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
35
Le PO4 injecté dans la couche euphotique à la faveur du mélange hivernal présente un
pic de concentration en octobre. Il se trouve ensuite progressivement enfermé dans les
couches d’eau superficielles par la stratification qui se met en place en début de saison
chaude. Sa concentration diminue alors par consommation phytoplanctonique (Van den
Broeck et al. 2004). Puisque les teneurs en fer dissous sont plutôt fortes dans la région (0,5 à
près de 2 nM ; Rodier et al, en prép.), les besoins en fer des cyanobactéries seraient le plus
souvent satisfaits. Dans cet environnement très pauvre en azote minéral dissous, le PO4
exercerait un contrôle fort sur la croissance des cyanobactéries diazotrophes (Moutin et al,
soumis). De son abondance en début de saison chaude, de sa distribution spatio-temporelle et
de la vitesse à laquelle il s’épuise dans la couche de surface dépendra la dynamique des
populations de cyanobactéries filamenteuses et de Synechoccocus diazotrophes à haut PUB.
Des 3 campagnes DIAPALIS réalisées en saison chaude, seule celle de février 2003 présente
du PO4 en quantité significative à toutes les stations : les abondances de Trichodesmium et la
diazotrophie atteignent alors leurs valeurs maximales.
Si dans le Pacifique tropical sud-ouest, le fer est effectivement présent en quantité
suffisante, ce serait alors la quantité globale de PO4 provenant des couches d’eau profonde et
remontée chaque année par mélange hivernal qui contrôlerait en priorité l’intensité de la
diazotrophie et donc une bonne part de la production nouvelle de la région. Puisque sans le
fer, ce PO4 ne serait pas consommé, comme le suggèrent nombre d’observations réalisées plus
à l’est dans le Pacifique sud, il est essentiel lors de futures investigations de déterminer d’où
vient ce fer et surtout quelles sont les variabilités spatiales et temporelles de sa distribution.
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
2003
2004
4
1
3
0
0.5
4
1
3
0
0.5
4
0
2
0
0
Origine
2002
2003
2004
Régional
IRD
PROOF
Soutien campagne
Européen *
Autres *
0
16000
25000
17000
0
0
15000
8000
0
0
0
12000
0
0
0
2003
2004
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2005
(prévu)
4
0
2
0
0
Total
2005
(demandé)
0
8000
2000
0
0
Total
16
2
10
0
1
o Budget complémentaire
o
0
51000
35000
17000
0
détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2005
(demandé)
Total
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
36
ALIS
32
22
0
0
54
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?
Non
o Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
Non
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Oui
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
Non, pas encore. Cependant, notre banque de données (http://www.com.univmrs.fr/IRD/urcyano/bdd/diapazon/bddiapaz.htm) est prête pour l’essentiel à être portée sur
la banque PROOF. Ce travail pourrait être mené à bien en 4 à 6 semaines par un
technicien à plein temps.
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
100 %
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
o Liste des publications
Van den Broeck, N., T. Moutin, M. Rodier and A. Le Bouteiller. 2004. Seasonal variations of
phosphate availability in the SW Pacific Ocean near New Caledonia. Mar. Ecol. Prog. Ser., 268 : 112.
Berman-Frank, I., K. Bidle, L. Haramaty and P.G. Falkowski. 2004. The demise of the marine
cyanobacterium, Trichodesmium spp., via autocatalysed cell death pathway. Limnol. Oceanogr.,
49 : 997-1005.
Dupouy-Douchement, C., G. Dirberg, M. Ténorio, J. Neveux et A. Le Bouteiller. Surveillance des
Trichodesmium autour de la Nouvelle-Calédonie, du Vanuatu, de Fidji et de Tonga (1998-2004).
2004. Arch. Sciences de la Mer, N°7, 51p.
Moutin, T., N. Van den Broeck, B. Beker, C. Dupouy, P. Rimmelin and A. Le Bouteiller. Phosphate
availability controls Trichodesmium spp. biomass in the SW Pacific Ocean. Submitted to Mar.
Ecol. Prog. Ser.
Mari, X., L. Haramaty and I. Berman-Frank. Coupling between autocatalytic cell death and transparent
exopolymeric particles production in the cyanobacterium Trichodesmium: implications for carbon
export. Sumitted to Limnol. Oceanogr.
o Liste des communications à des colloques internationaux
Van de Broeck, N. T. Moutin, M. Rodier and A. Le Bouteiller. Does phosphate availability control the
carbon cycle in the photic zone of the SW Pacific Ocean ? EGS, Nice, Mai 2002.
Dirberg, G., C. Dupouy, M. Tenorio, J. Neveux and A. Le Bouteiller. Trichodesmium biomass from
space in the oligotrophic waters of the South West tropical Pacific ocean: First results of the
DIAPAZON program. 35th COSPAR Scientific Assembly, UNESCO, Paris, 18-25 Jul. 2004.
ASLO 2005 Summer Meeting (SS20, Chairman A. Le Bouteiller, Co-chair C. Dupouy)
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
37
Mulholland, M.R. N (C and P) cycling in communities dominated by the marine diazotroph,
Trichodesmium (cette “tutorial communication” comportera des résultats de l’atelier Tricho Bleu).
Raimbault, P. and N. Garcia. Nitrogen fixation and primary production in the South-Western Pacific
Garcia, N. and P. Raimbault. Diazotrophs in the South West Pacific: Trichodesmium et al.?
Neveux, J., M. Tenorio and C. Dupouy. Phycoerythrin of pelagic cyanobacteria in the South Western
tropical Pacific
Moutin, T. N. van den Broeck, B. Beker, C. Dupouy, P. Rimmelin and A. Le Bouteiller. Phosphate
availability and the control of Trichodesmium spp. biomass in the SW Pacific Ocean
Masotti, I., D. Ruiz-Pino and A. Le Bouteiller. Photosynthetic characteristics of Trichodesmium spp.
in the SW Pacific.
Dupouy, C., G. Dirberg, M. Tenorio, J. Neveux and A. Le Bouteiller. Satellite Trichodesmium optical
signature in the South Western Pacific
Le Bouteiller, A., C. Dupouy and M. Tenorio. Blooms of Trichodesmium : favourable or unfavourable
issue for these organisms ?
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
1) N. van den Broeck. Université de la Méditerranée. Rôle du phosphate dans le
déclenchement et la limitation des efflorescences planctoniques dans les eaux du
Pacifique tropical Sud Ouest : évaluation des conséquences sur le cycle
biogéochimique du carbone. Directeur T. Moutin. Thèse soutenue le 22 déc. 2003.
2) I. Masotti-Muzzio. UPMC, Paris. Impact des efflorescences de cyanobactéries du
genre Trichodesmium sur la pompe biologique et le cycle du carbone. Approche
expérimentale et modélisation. Directeurs A. Le Bouteiller et D. Ruiz. Soutenance
prévue en sept. 2005.
3) M. Tenorio. UPMC, Paris. Les cyanobactéries pélagiques en milieu tropical
oligotrophe : occurrence, distribution, caractérisation et dynamique. Directeur J.
Neveux. Soutenance prévue en sept. 2005.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
38
FLAMENCO2
I RESUMES
Résumé étendu
Le projet FLAMENCO2 a pour objectif d’observer et comprendre les variations saisonnières,
interannuelles à décennales du cycle du CO2 océanique et des échanges air-mer de CO2 associés. Ces
études, qui explorent le cycle naturel du carbone océanique et les perturbations anthropiques,
concernent différentes régions océaniques, depuis les zones tropicales jusqu’aux hautes latitudes de
l’hémisphère sud. Les zones d’études principales ont été l’océan indien sud, l’océan pacifique sud et
l’océan atlantique nord. Des campagnes d’observations in-situ et des études numériques (inversions et
extrapolation de pCO2) sont associées à ces études locales à régionales. Le projet implique 4 équipes
et deux laboratoires de l’IPSL (l’OCEAN et le LSCE).
Depuis 2002, les travaux menés dans FlamenCO2 ont permis d’accroître notre connaissance sur la
variabilité des flux air-mer de CO2 et les mécanismes associés, depuis les échelles saisonnières
jusqu’à la variabilité décennale et l’anthropocène. Les travaux ont porté sur des zones
biogéochimiques contrastées, sub-tropicale, subantarctique et océan austral, mais les résultats
marquant concernent surtout les analyses menées dans les hautes latitudes sud. Grâce (notamment) au
projet FLAMENCO2, nous avons pu :
mieux connaître la variabilité des flux air-mer en CO2 dans l’océan austral, de la saison à la
décennie. En particulier, les travaux réalisés ont permis de corriger les climatologies de flux air-mer
utilisée par la communauté scientifique pour l’océan austral. grâce à une combinaison de mesures
océanographiques (ORE CARAUS) et d’inversions atmosphériques.
quantifier, par bassin océanique, les flux air-mer moyens de CO2 ainsi que leur variations
interannuelles, pour la période 1979-2003, grâce à l’inversion des données atmosphériques de CO2 et
à l’utilisation de flux a priori utilisant les mesures océanographiques.
assurer le suivi en continu du CO2 aux observatoires de l'Ile Amsterdam dans l’océan Indien et
développer une instrumentation multi-traceurs plus précise pour la métrologie des gaz à effet de serre,
ainsi des protocoles d'inter-comparaisons (ORE RAMCES).
mettre au point une méthode d’extrapolation des flux air-mer de CO2 combinant mesures bateau et
mesures satellitaires
mettre en évidence l’influence des processus méso-echelle et des provinces biogéochimiques sur les
caractéristiques des eaux de surface des océans de l’hémisphère sud (bouées CARIOCA).
améliorer la connaissance de la variabilité à long terme de flux de CO2, de l’hydrologie, et des
espèces planctoniques de la région de l’océan Atlantique Sud et de l’océan austral (campagnes
ARGAU).
Extended abstract
The aim of FLAMENCO2 project is to observe and understand seasonal, inter-annual and decadal
variations of the oceanic CO2 cycle and of air-sea CO2 exchange. This study addresses the issues of
both natural and anthropogenic parts of the ocean carbon cycle. All oceans basins are studied from
tropical to high latitudes oceans but a focus is put on South Indian ocean, South Pacific ocean and
north Atlantic. A combination of in-situ atmospheric and oceanographic measurements, of pCO2
extrapolation and of inverse modelling of atmospheric transport is developed to achieve the estimation
of CO2 air-sea fluxes from local to global scale and from seasonal to decadal. FLAMENCO2 project
involves 4 teams from 2 research laboratories (OCEAN and LSCE).
Since 2002, the work performed with FLAMENCO2 framework contributed to increase our
knowledge on CO2 air-sea fluxes and the associated mechanisms. We addressed these issues at
various temporal scales from seasonal to decadal and for different ocean basins. The focus was put on
high latitudes of the southern hemisphere and more precisely the austral ocean. Thanks to
FLAMENCO2 project it has been possible to :
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
39
Improve the knowledge of the variability of air-sea fluxes in austral ocean, from seasonal to decadal
timescales. Using both inversion of atmospheric transport and oceanographic measurements
(CARAUS network), pCO2 international inventories have been consistently updated.
Quantify CO2 air-sea fluxes, basin per basin, from 1979 to 2003 using inversion of atmospheric CO2
observations and prior flux estimates using oceanographic data. A focus was put on interannual
variations and long-term mean exchange per basin.
Perform continuous measurements of atmospheric CO2 at Amsterdam Island (Indian ocean) and
develop a multi-gaz high precision instrumentation to monitor greenhouse gases, with calibration
protocols.
Develop a methodology to extrapolate oceanographic measurements using satellite data
Show the influence of mesoscale processes and of biogeochemical regions on characteristics of
surface water of southern oceans (CARICA buoys).
Improve the knowledge of air-sea CO2 fluxes, hydrology and plankton biology in the regions of South
Atlantic and austral oceans (ARGAU cruises)
III BILAN SCIENTIFIQUE
Depuis 2002, les travaux menés dans FlamenCO2 ont permis d’accroître notre connaissance
sur la variabilité des flux air-mer de CO2 et les mécanismes associés, depuis les échelles saisonnières
jusqu’à la variabilité décennale et l’anthropocène. Les travaux ont porté sur des zones
biogéochimiques contrastées, sub-tropicale, subantarctique et océan austral, mais les résultats
marquant concernent surtout les analyses menées dans les hautes latitudes sud. Le projet
FLAMENCO2 est divisé en trois parties : mesures atmosphériques (WP1), Mesures océanographiques
(WP3 & 4) et modélisation inverse (WP2).
---> Au niveau des mesures atmosphériques (WP1), nous avons poursuivi l’effort de suivi à long terme
du CO2 atmosphérique réalisé dans le cadre de l’ORE-RAMCES, Les actions engagées dans le cadre
de FLAMENCO2 nous ont permis de réaliser :
- le suivi en continu du CO2 aux observatoires de l'Ile Amsterdam et Mace Head. Le taux de
croissance du CO2 à l'Ile Amsterdam a atteint un record en 2003 (+2.3 ppm). Par rapport au taux
moyen, le taux de croissance observé en 2003 à l'Ile Amsterdam représente une accumulation
supplémentaire de 1.7 GtC dans l'atmosphère. Pour comprendre l'origine de cette anomalie nous
devons chercher des informations complémentaires. Ainsi, on observe également des fortes
croissances du CO et de l'hydrogène à Mace Head en 2002-2003 [Simmonds et al., Soumis]. Le
mécanisme en cause est donc en partie commun à ces différents gaz. D'autre part l'analyse préliminaire
des mesures satellite indique un nombre important de feux de biomasse dans les zones boréales. Le
nombre important de feux aux hautes latitudes pourrait donc expliquer tout ou partie de l'anomalie de
CO2 en 2002-2003. Cette hypothèse est compatible avec des augmentations corrélées de CO et H2,
gaz également émis par les feux.
- le développement d'une instrumentation multi-traceurs plus précise, et des protocoles d'intercomparaisons. Les gradients régionaux de CO2 induits dans l'atmosphère par les échanges avec les
océans sont relativement faibles (<1 ppm). Cela nous oblige à mettre en place un réseau de mesure
précis et intercalibré à 0.1 ppm près. En dépit du côté peu valorisable en termes de publications de cet
effort, le LSCE coordonne le programme d'intercomparaison européens TACOS-Infrastructure
[Schmidt et al., 2003]. Nous avons ainsi mis en évidence des différences systématiques de quelques
dizièmes de ppm entre les instituts [Levin et al., 2003]. Le projet FLAMENCO2 nous a permis
d'accentuer cet effort dans l'hémisphère Sud avec le CSIRO (Cape-Grim, Australie) et le CSIR (Cape
Point, Afrique du Sud). Les mesures effectuées mettent ainsi en évidence que la différence
systématique des mesures de CO2 dans des échantillons d'air entre le LSCE et le CSIRO a été réduite
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
40
de 0.2 ppm en 2002 à environ 0.1 ppm en 2003. En plus du CO2 nous analysons sur les échantillons
d'air du réseau RAMCES les teneurs en CH4, N2O, SF6 et des isotopes du CO2. La mesure
systématique du CO est opérationnelle depuis février 2003. Nous analysons ainsi près de 2000
échantillons d'air par an prélevés régulièrement dans les observatoires ainsi que dans des sites de
surface.
---> En ce qui concerne les mesures océanographiques, l'analyse de mesures bateau au Sud de la
Tasmanie et de la Nouvelle Zélande (WP3), le déploiement de bouées dérivantes CARIOCA (WP3) et
les campagne MINERVE et OISO, représentées sur la figure 1a, nous ont permis :
- de mettre au point une méthode d’extrapolation combinant mesures bateau et mesures satellitaires
en 1998 et 1999 entre 45S et 60S, au sud de la Tasmanie et Nouvelle Zélande. Pour cela, nous avons
schématisé les phénomènes biogéochimiques dominant la variabilité de pCO2 en considérant des
régressions linéaires saisonnières pCO2/Chlorophylle (Chl) et pCO2/température de surface (SST) dans
des provinces biogéochimiques de taille variable temporellement. Il est apparu peu de corrélation
entre la variabilité de pCO2 et la position des fronts hydrologiques. Dans les zones à forte Chl, la
variabilité de pCO2 est principalement controlée par l’activité biologique et pCO2 et Chl sont
anticorrélés. Au nord du front polaire, les processus de mélange dominent l’effet thermodynamique de
sorte que pCO2 apparaît non corrélé ou anticorrélé à la SST. Au sud du front polaire pCO2 varie peu. A
l'aide des mesures satellitaires de Chl et SST, nous avons estimé sur la région (125°E-155°W ;45S60S) un flux de CO2 annuel absorbant de 0.08PgC/an soit un facteur 1.6 plus faible que le flux estimé
avec les mêmes coefficients d'échange à partir de la climatologie de pCO2 de Takahashi et al. (2002)
généralement prise comme référence.
- de mettre en évidence l’influence des processus méso-echelle et des provinces biogéochimiques sur
les caractéristiques des eaux de surface. Pour cela, huit bouées dérivantes CARIOCA ont été
déployées depuis 2001 dans la zone subantarctique (SAZ) de l’océan Sud, fournissant 42 mois de
séries continues de mesures horaires de température, salinité, vent, pCO2 et fluorescence dans l’océan
Indien, l’océan Pacifique et plus récemment l’océan Atlantique entre 42°S et 52°S. Les bouées ont
échantillonné les eaux de plusieurs provinces biogéochimiques (telles que définies par Longhurst et à
partir des Chl et SST satellitaires comme dans notre étude au Sud de la Tasmanie). Les pCO2 sont très
variables, et mettent en évidence une forte influence des processus mésoéchelle à la surface de l’océan
et des caractéristiques des provinces biogéochimiques. Dans toutes les régions échantillonnées,
l’océan est un puits pour le CO2 atmosphérique : le flux varie de 0 à -12 mmol m-2 jour-1 et est en
moyenne de -6.4 mmoles m-2 jour-1.
- de mieux connaître la variabilité des flux air-mer en CO2 dans l’océan austral, de la saison à la
décennie. En particulier, les mesures acquises pendant l’hiver austral nous ont montré que, durant
cette saison, l’océan austral est une source importante. Nous avons estimé sur l’année un puits de
CO2 océanique modeste (env. -0.1 Pg C/an) comparé à que ce qui avait été évalué jusqu’à présent à
partir des données océaniques (env. -0.4 PgC/an). En cela, les nouvelles analyses rejoignent les
résultats obtenus avec les méthodes d’inversions (WP1) et permettent donc de corriger la climatologie
de flux air-mer utilisée dans le monde entier (Takahashi et al., 2002). Concernant la variabilité
interannuelle, nous avons observé sur plusieurs années des changements très prononcés du puits de
CO2 et des propriétés biogéochimiques (au niveau régional) qui ne sont pas sans rappeler l’existence
de variations interannuelles parfois importantes (0.5 Pg/an) telles qu’estimées par les inversions pour
l’ensemble de la zone australe. En particulier, un événement marquant a été observé et analysé durant
l’été austral 1998, juste après le fort ENSO de 1997. Dans l’océan indien austral, au sud du Front
Polaire, l’océan était anormalement chaud, la production primaire plus élevée, les concentrations en
silicates extrêmement faibles et le puits océanique de CO2 intensifié. Le lien avec l’ENSO a été
suggéré (transfert d’anomalies interhémisphériques via le « pont atmosphérique »). L’origine d’une
forte production primaire et du fort puits de CO2 restent à démontrer quantitativement ; des
applications numériques sont en cours pour évaluer l’effet de la couverture nuageuse et de la lumière
disponible. Sur des échelles de temps plus longues, et en prenant soin d’utiliser des données pour des
périodes ne présentant pas d’anomalie majeure, nous avons pu évaluer l’accroissement du pCO2 dans
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
41
les eaux de surface sur une dizaine d’années dans l’océan indien sud (1991-2000, au sud de 20°S): en
été comme en hiver, l’accroissement de CO2 océanique est assez proche de l’accroissement
atmosphérique. En ce qui concerne les eaux subtropicales du sud, ce résultat rejoint les analyses
obtenues sur les sites JGOFS dans l’hémisphère nord (BATS et HOT). Dans les eaux subantarctiques
et polaires, le résultat est nouveau et suggère de réviser les facteurs de normalisation utilisés pour
établir les climatologies de pCO2 océanique. Il reste à évaluer si cette tendance est confirmée sur une
période plus longue. Enfin, nous avons porté nos efforts sur l’estimation de la distribution de carbone
anthropogénique dans l’océan indien sud. Les méthodes diagnostiques classiquement utilisées ont été
révisées pour, en particulier, prendre en compte des niveaux de sous-saturation en oxygène
réalistes dans les eaux de surface antarctiques: cela a eu pour conséquence de tripler les inventaires de
carbone anthropogénique dans les masses d’eau au sud du front polaire. Ce résultat obtenu à l’échelle
régionale (radiale Antarctique-Afrique) conduirait à des changements importants pour le bilan de
carbone global (e.g. bilan IPCC) s’il s’avère extrapolable à l’ensemble de l’océan austral.
---> Les inversions atmosphériques permettent d’utiliser l’ensemble des données atmosphériques de
[CO2] et de mesures océanographiques de pCO2 du projet (au travers des bases de données) pour
contraindre les flux de surface air-terre et air-mer, grâce à un modèle de transport atmosphérique. En
ce sens c’est un outil unique d’intégration de l’information. Au cours de la période 2002-2005, nous
avons continué le développement du modèle inverse d’optimisation des flux de CO2 développé dans
Bousquet et al. (2000). En particulier, nous avons raffiné la résolution spatiale des inversions et étendu
la période d’optimisation jusqu’à l’année 2003. Ces développements nous ont permis de dégager
quelques conclusions importantes :
- Les flux continentaux sont deux à trois fois plus variables inter-annuellement que les flux air-mer. La
phase des flux continentaux globaux est principalement déterminée par les écosystèmes tropicaux et
l’amplitude par les écosystèmes tropicaux et par ceux de l’hémisphère nord.
- Pour les flux air-mer, on trouve une variabilité interannuelle plus forte aux tropiques et dans
l’hémisphère sud (±0.30 GtC/an) comparé aux moyennes et hautes latitudes de l’hémisphère nord
(±0.15 GtC/an). Les océans sub-tropicaux présente la plus grande variabilité interannuelle avec le
pacifique équatorial. La variabilité dans l’austral est répartie sur les trois bassins alors que celle des
océans sub-tropicaux est déterminée par les océans pacifique (±0.25 Gt/an) et indien (±0.15 GtC/an).
L’océan austral est généralement un puits (-0.2 GtC/an en moyenne) mais peut être une petite source
de CO2 pendant plusieurs années, comme entre 1985 et 1990. La zone puits est principalement le
pacifique austral sur sa partie ouest. Les océans sub-tropicaux sub-antarctique de l’hémisphère sud
sont un puits de 1.0 GtC/an en moyenne, pour 2/3 du à l’océan Indien sud (-0.7 GtC/an), région
étudiée par le WP4. On remarque que les variations interannuelles sont déterminées surtout par le
pacifique sud alors que le puits est surtout du à l’océan indien entre 15° et 50°S.
- Les océans de l’hémisphère nord présentent une variabilité globale de ±0.15 GtC/an due plus au
Pacifique nord (±0.12 GtC/an) qu’à l’Atlantique Nord (±0.09 GtC/an). Cependant, le puits total de ces
deux bassins (-1.4 GtC/an) est pour 60% en moyenne dans l’Atlantique nord et 40% dans le Pacifique
nord. Dans l’Atlantique, la variabilité interannuelle est surtout due à la zone entre 35° et 50° nord alors
que dans le Pacifique, c’est toute la zone entre 15 et 50° nord qui contribue à la variabilité. Concernant
le puits moyen, c’est la zone intermédiaire du pacifique (35°-50°N) qui est responsable de la plus
grande part du puits (60%) alors que c’est toute la zone au nord de 35°N, et plus précisément la partie
est de cette zone qui est responsable du puits dans l’Atlantique nord (50% environ du puits total).
Nous avons commencé des comparaisons entre les mesures océanographiques du WP4 et les résultats
des inversions. Ce travail sera poursuivi et prendra d’autant plus son sens que plus d’années de
mesures seront disponibles. La figure 1b présente une telle comparaison pour la région de l’océan
indien sud. Excepté Janvier 1998, les flux sont en assez bon accord pour les autres périodes. Cette
toute première étape concernant l’océan austral est encourageante et doit être poursuivie par des études
sur les mécanismes qui contrôlent la variabilité du flux.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
42
AIM-2004
Obs-OISO
Figure 1a : Localisation de l’ensemble des
mesures océanographiques et atmosphériques
faites pendant la période 2002-2005 dans le cadre
du projet FLAMENCO2 pour la zone de
l’hémisphère sud.
Figure 1b : Comparaison des flux air-mer de
CO2 estimés dans le secteur indien de l’océan
austral soit à partir des observations in-situ
(données OISO), soit par une méthode
d’inversion de données atmosphériques et du
modèle de transport LMDZ (AIM, Bousquet,
pers. comm. 2004 ; voir rapport du Groupe de
Travail 1/FlamenCO2). Les flux mensuels
(exprimés en mmol/m2/jour) de l’inversion ont
été normalisés à la surface océanique du secteur
indien austral (10.18 millions de km2).
L’ensemble des mesures et analyses faites dans FLAMENCO2 fournit de nouvelles informations pour
contraindre les modèles d’inversions atmosphériques (flux a priori), et offrent de nouveaux champs de
validation pour les modèles 1D et 3D océaniques (forcés ou couplés) à différentes échelles de temps
ainsi que pour les modèles de climat.
III BILAN FACTUEL (pas de limitation de taille)
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
Chercheurs
ITA
Thésitifs+Postdocs
Post-doc
Participation étrangère
2002
2003
2004
2005
(prévu)
3.1
2.7
2.5
-
Total
3.8
3.5
3.1
-
3.9
3.1
3.7
-
4.1
3.1
3.6
-
2002
2003
2004
Total
-
2005
(demandé)
-
-
-
30
84
73
12
40
15
30
84
73
12
40
25.8
40
30
104
73
12
40
25.8
40
35.7
56
73
12
40
25.8
40
125.7
328
292
48
200
92.4
120
14.9
12.4
12.9
-
o Budget complémentaire (k€)
Origine
Régional
National*
PROOF – Flamenco2
INSU (CSOA inclus)
IFRTP/IPEV
IPSL
CEA
CNES
MRT-ORE
-
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
43
Soutien campagne
Européen *
AEROCARB
TACOS
CAVASOO
CARBOEUROPE-IP
CARBOOCEAN-IP
Autres *
Calcul CEA
o
46
75
30
46
75
30
30
250
250
200
2003
2004
30
390
300
92
150
60
60
390
1000
détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
Marion-Dufresne
Astrolabe
2002
54
63
25
60
37
50
2005
Total
(demandé)
44
160
60
233
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ? Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
Les études menées dans FlamenCO2 s’appuient sur le Service d’Observation OISO (labellisé
S.O. en Juillet 1997) et sur le S.O. RAMCES (labellisé en 1995).
Les mesures océanographiques OISO sont réalisées à bord du Marion-Dufresne dans l’Océan
Indien Sud et les campagnes MINERVE à bord de l’Astrolabe entre la Tasmanie et la Terre
Adélie. Ces deux projets sont associés dans l’ORE CARAUS depuis 2003. Depuis 2004, nos
analyses portent également sur la zone Atlantique Nord à l’aide des mesures réalisées dans le
cadre du programme SURATLANTE (faisant partie du réseau ORE/SSS).
Les mesures atmosphériques utilisées dans le projet FLAMENCO2 s'appuient sur l'ORE
RAMCES (Réseau Atmosphérique de Mesure des Composés à Effet de Serre), et sur le
programme observatoire 416 (RAMCES-ANTAR) de l'IPEV. Pour les thématiques
scientifiques développées par le projet FLAMENCO2 il est indispensable de s'appuyer sur des
séries de mesure longues et précises, acquises dans le cadre des ORE.
o Intégration internationale :
o
Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet labellisé
par un programme international…)
Le projet FLAMENCO2 est parfaitement intégré dans la communauté internationale du carbone à
travers plusieurs projets européens, dont NOCES (5e PCRD), CARBOEUROPE-IP et
CARBOOCEAN-IP du 6e PCRD. Les chercheurs de FLAMENCO2 participent activement à ces deux
projets. Il faut rappeler aussi que ces deux projets représentent plusieurs millions d’euros pour les
équipes participant à FLAMENCO2. Etant donné l’investissement nécessaire pour mettre en œuvre de
telles collaborations, le projet FLAMENCO2 devra désormais être compris comme une déclinaison
française d’une partie de ces projets européens. En particulier, la structure de FLAMENCO2 sera
revue pour découler de celle de CARBOOCEAN.
Au niveau international, les campagnes que nous réalisons et les résultats des analyses représentent un
complément indispensable pour la synthèse des observations du CO2 océanique, dont l’organisation
de type réseau est suivie à l’UNESCO (Intergovernmental Oceanographic Commission, International
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
44
Ocean Carbon Coordination Project, http://ioc.unesco.org/ioccp). Les résultats de nos analyses, tant
dans les hautes latitudes sud (OISO, MINERVE) que dans l’atlantique nord (SURATLANTE) ou que
les bouées CARIOCA sont importants pour la validation des modèles développés dans le cadre du
projet européen NOCES
o
Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
FLAMENCO2 a permis d’entretenir et de renforcer des collaborations françaises et internationales
déjà existantes. A titre d’illustration, nous avons participé à la synthèse globale des données CO2
océaniques qui a conduit à la première climatologie mensuelle des flux air-mer de CO2. En particulier,
nos observations menées depuis le début de l’opération (Fraise puis FlamenCO2) ont permis
d’accroître considérablement le nombre de données dans une région peu observée. Ces données sont
par ailleurs, disponibles pour la communauté internationale dans les bases de données appropriées.
Etant donnée la charge de travail des chercheurs, le meilleur moyen de démarrer des collaborations
internationales serait de d’encadrer des postdocs communs à deux laboratoires souhaitant collaborer.
Malheureusement, les financements associés au programme PROOF ne permettent pas de faire cela.
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o
L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
Les données OISO, et les données MINERVE, ne sont pas sur la base de données PROOF ; pour
des raisons de non-multiplication (non-prolifération) des sites, nous avons préféré établir un lien
entre la BD-PROOF et les bases de données où elles sont disponibles et certainement plus
accessibles à la communauté internationale : base de données IPSL et base de données CDIAC. Il
en va de même pour les données atmosphériques de RAMCES (WP2) qui sont disponibles sur les
bases de données internationales (WMO et GLOBALVIEW-CO2). Les données atmosphériques et
océanographiques sont donc utilisées par les inversions atmosphériques, directement pour les
données atmosphériques, et comme information a priori sur la distribution spatio-temporelle des
flux de surface pour les données océanographiques (DpCO2, Takahashi et al., 2002). Les bases
IPSL et CDIAC sont régulièrement alimentées une ou deux fois par an, suivant l’actualisation des
dépouillements de données.
o
Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
Les bases IPSL et CDIAC sont régulièrement alimentées une ou deux fois par an, suivant
l’actualisation des dépouillements de données. Les données ARGAU devraient être mises sur la BD
PROOF prochainement. Les données des bouées CARIOCA seront mises sur la BD PROOF après
publication d’une synthèse.
o
Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
Non
o Liste des publications (uniquement rang A) :
Le Quere, C., O. Aumont, L. Bopp, P. Bousquet, P. Ciais, R. Francey, M. Heimann, C.D. Keeling,
R.F. Keeling, H. Kheshgi, P. Peylin, S.C. Piper, I.C. Prentice, and P.J. Rayner, Two decades of
ocean CO2 sink and variability, Tellus B, 55 (2), 649-656, 2003.
Bousquet, P., P. Peylin, P. Ciais, C. Le Quere, P. Friedlingstein, and P.P. Tans, Regional changes in
carbon dioxide fluxes of land and oceans since 1980, Science, 290 (5495), 1342-1346, 2000.
Peylin, P., D. Baker, J. Sarmiento, P. Ciais, and P. Bousquet, Influence of transport uncertainty on
annual mean and seasonal inversions of atmospheric CO2 data, J. Geophys. Res.-atmos., 107 (D19),
2002.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
45
Peylin, P., P. Bousquet, Ciais P., Inverse modeling of atmospheric carbon dioxide fluxes - Response
(vol 294, pg U1, 2001), Science, 294 (5550), 2292-2292, 2001.
Peylin, P., P. Bousquet, C. Le Quere, S. Sitch, P. Friedlingstein, G. McKinley, N. Gruber, P. Rayner,
and P. Ciais, Multiple constraints on regional CO2 flux variations over land and oceans, Glob.
Biogeochem. Cycl., 19, doi:10.1029/2003GB002214, 2005.
Gurney, K.R., R.M. Law, A.S. Denning, P.J. Rayner, D. Baker, P. Bousquet, L. Bruhwiler, Y.H. Chen,
P. Ciais, S. Fan, I.Y. Fung, M. Gloor, M. Heimann, K. Higuchi, J. John, T. Maki, S. Maksyutov, K.
Masarie, P. Peylin, M. Prather, B.C. Pak, J. Randerson, J. Sarmiento, S. Taguchi, T. Takahashi, and
C.W. Yuen, Towards robust regional estimates of CO2 sources and sinks using atmospheric
transport models, Nature, 415 (6872), 626-630, 2002.
Gurney, K.R., R.M. Law, A.S. Denning, P.J. Rayner, D. Baker, P. Bousquet, L. Bruhwiler, Y.H. Chen,
P. Ciais, S.M. Fan, I.Y. Fung, M. Gloor, M. Heimann, K. Higuchi, J. John, E. Kowalczyk, T. Maki,
S. Maksyutov, P. Peylin, M. Prather, B.C. Pak, J. Sarmiento, S. Taguchi, T. Takahashi, and C.W.
Yuen, TransCom 3 CO2 inversion intercomparison: 1. Annual mean control results and sensitivity to
transport and prior flux information, Tellus B, 55 (2), 555-579, 2003.
Gurney, K.R., R.M. Law, A.S. Denning, P.J. Rayner, B.C. Pak, D. Baker, P. Bousquet, L. Bruhwiler,
Y.H. Chen, P. Ciais, I.Y. Fung, M. Heimann, J. John, T. Maki, S. Maksyutov, P. Peylin, M. Prather,
and S. Taguchi, Transcom 3 inversion intercomparison: Model mean results for the estimation of
seasonal carbon sources and sinks, Global. Biogeochem. Cycles, 18 (1), 2004.
Biraud S., Ciais P., Ramonet M., Simmonds P., Kazan V., Monfray P., et Jennings S. J.: Sources of
carbon dioxide, methane, nitrous oxide, and chloroform over Ireland inferred from Radon-222 and
Radon-220 at Mace Head, Tellus, 54(1), 41-60, 2002.
Chevillard, A., P. Ciais, U. Karstens, M. Heimann, M. Schmidt, I. Levin, D. Jacob, R. Podzun, V.
Kazan, and E. Weingartner, 2002. Transport of 222Rn using the on-line regional scale model
REMO: A detailed comparison with measurements over Europe. Tellus, 54B, 850-871.
Derwent R., Ryall D., Manning A., Simmonds P., O'Doherty S., Biraud S., Ciais P., Ramonet M. and
Jennings S., Continuous observations of carbon dioxide at Mace Head, Ireland from 1995 to 1999
and its net European ecosystem exchange, Atmospheric Environment,36, 2799-2807, 2002.
Ramonet M., Ciais P., I. Nepomniachii, D. Picard, V. Kazan, O. Kolle, J. Lloyd, K. Sidorov, and E.D.
Schulze, Three years of aircraft CO2 and isotope measurements over Fyodorovskoye in European
Russia, Tellus, 54B, 713-734, 2002.
Levin I., P. Ciais, R. Langenfelds, J. Llyod, M. Ramonet, K. Sidorov, M. Schmidt, E.D. Schulze, N.
Tschebakova, N.N. Vygodskaya, Two years of trace gas observations over the EURO-Siberian
domain derived from aircraft sampling - a concerted action, Tellus, 54B, 696-712, 2002.
Ciais, P. and I. Xueref, 2004. Stratégie de mesure des gaz atmosphériques à longue durée de vie, Belin
ed., Sous presse.
Bergamaschi, P., M. Krol, F. Dentener, A. Vermeulen, F. Meinhardt, R. Graul, M. Ramonet, W.
Peters, and E.J. Dlugokencky, Inverse modelling of national and European CH4 emissions using the
atmospheric zoom model TM5, Atmos. Chem. Phys. Disc., 2005.
Simmonds, P.J., A.J. Manning, R.G.Derwent, P. Ciais, M. Ramonet, V. Kazan, and D. Ryall. A
burning question. Can recent growth rate anomalies in the greenhouse gases be attributed to largescale biomass burning events?, Submitted to Atmospheric Environment.
Sturm P., M. Leuenberger, J. Moncrieff, and M. Ramonet, Atmospheric O2, CO2 and d13C observations
from aircraft sampling over Griffin, UK , Submitted to J.Geophys. Res.
Sturm P., M. Leuenberger, and M. Schmidt, Atmospheric O2, CO2 and d13C measurements from the
remote sites Jungfraujoch, Switzerland, and Puy de Dôme, France, Submitted to J.Geophys. Res.
Takahashi, T., S C. Sutherland, C. Sweeney, A.Poisson, N.Metzl, B.Tilbrook, N.Bates, R.Wanninkhof,
R.A. Feely, C.Sabine and J.Olafsson and Y. Nojiri, 2002. Global Sea-Air CO2 Flux Based on
Climatological Surface Ocean pCO2, and Seasonal Biological and Temperature Effect. Deep Sea
Res. II, Vol 49, N 9-10, 1601-1622.
Le Quéré C. and N. Metzl, 2003. Natural processes regulating the oceanic uptake of CO2. In « The
Global Carbon Cycle : Integrating Humans, Climate, and the Nartural World », (C.B.Field and
M.R.Raupach eds.) SCOPE 62, Island Press, Washington, D.C. pp 243-255.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
46
Beucher, C., P. Treguer, A.-M. Hapette, R. Corvaisier, N. Metzl and J-J. Pichon, 2004. Intense
summer Si-recycling in the surface Southern Ocean. Geophys. Res. Letters., Vol 31, L09305, doi
10.1029/2003GL018998.
Jabaud-Jan A., N.Metzl, C.Brunet, A.Poisson and B.Schauer, 2004. Variability of the Carbon Dioxide
System in the Southern Indian Ocean (20°S-60°S): the impact of a warm anomaly in austral summer
1998. Global Biogeochemical Cycles, Vol. 18, No. 1, GB1042,10.1029/2002GB002017.
Pasquer B., Laruelle G.-G., Goosse H. , Becquevort S., Schoemann V., Lancelot C., 2005. Linking
Ocean Biogeochemical Cycles and Ecosystem Structure and Function: Results of the Complex
Swamco-4 Model. Journal of Sea Research, 53: 93-108
Lo Monaco C., N. Metzl, A. Poisson, C. Brunet and B. Schauer, 2005. Anthropogenic CO2 in the
Southern Ocean : distribution and inventory at the Indo-Atlantic boudary (WOCE line I6), Journal
Geophys. Res. (in press).
Lo Monaco C., C. Goyet, N. Metzl, A. Poisson and F. Touratier, 2005. Distribution and inventory of
anthropogenic CO2 in the Southern Ocean : comparison of two data-based methods. Journal
Geophys. Res. (in press)
Metzl, N., C.Brunet, Jabaud-Jan A, A.Poisson and B.Schauer, 2005. Summer and winter air-sea CO2
fluxes in the Southern Ocean. Deep Sea Res. (in rev.)
Pasquer, B., H. Goosse, N. Metzl and C. Lancelot, 2005. Testing a 1D coupled physicalbiogeochemical model in the Open Ocean Zone of the Southern Ocean for understanding the
seasonal and interannual variability of air-sea CO2 fluxes. Deep-Sea Res. (in rev.).
Bakker, D.C.E., J. Etcheto, J. Boutin, and L. Merlivat, Variability of surface-water fCO2 during
seasonal upwelling in the equatorial Atlantic Ocean as observed by a drifting buoy, Journal of
Geophysical research, 106, 9241-9254, 2001.
Bates, N.R., and L. Merlivat, The Influence of Short-term Wind Variability on Air-Sea CO2 Exchange
, Geophysical Research Letter, 28, (17), 3281-3284, 2001.
Boutin, J., J. Etcheto, L. Merlivat, and Y. Rangama, Influence of gas exchange coefficient
parameterisation on seasonal and regional variability of CO2 air-sea fluxes, Geophysical Research
Letter, 29/8, 2002.
Cosca, C.E., R.A. Feely, J. Boutin, J. Etcheto, M.J. McPhaden, F.P. Chavez, and P.G. Strutton,
Seasonal and interannual CO2 fluxes for the central and eastern equatorial Pacific Ocean as
determined from fCO2-SST relationships, Journal of Geophysical research, 108, 3278,
doi:10.1029/2000JC000677, 2003.
Feely, R.A., J. Boutin, C.E. Cosca, Y. Dandonneau, J. Etcheto, H.Y. Inoue, M. Ishii, C.L. Quere, D.
Mackey, M.M. Phaden, N. Metzl, A. Poisson, and R. Wanninkhof, Seasonal and Interannual
Variability of CO2 in the equatorial Pacific, Deep Sea Research Part II: Topical Studies in
Oceanography, 49 (13-14), 2443-2469, 2002.
Hood, E.M., R. Wanninkhof, and L. Merlivat, Short timescale variations of f CO2 in a North Atlantic
warm-core eddy: Results from the Gas-Ex 98 carbon interface ocean atmosphere (CARIOCA) buoy
data, Journal of Geophysical Research , 106, 2561-2572, 2001.
Memery L., Levy M., Verant S., and L. Merlivat, The relevant time scales in estimating the air-sea
CO2 exchange in a mid latitude region, Deep Sea Research II, 49, 2067-2092, 2002.
Orr, J.C., E. Maier-Reimer, U. Mikolajewicz, P. Monfray, J.L. Sarmiento, J.R. Toggweiller, N.K.
Taylor, J. Palmer, N. Gruber, C.L. Sabine, C.L. Quere, R.M. Key, and J. Boutin, Estimates of
anthropogenic carbon uptake from 3-D global ocean models, Global Biogeochemical Cycles, 15, 4360, 2001.
Rangama, Y., J. Boutin, J. Etcheto, L. Merlivat, T. Takahashi, B. Delille, M. Frankignoulle, and
D.C.E. Bakker, Variability of net air-sea CO2 flux inferred from in-situ and satellite measurements
in the Southern Ocean south of Tasmania and New Zealand, Journal of Geophysical research
(version révisée resoumise), Mars 2005.
o Liste des communications à des colloques internationaux
Carouge, C., Bousquet P., P. Peylin, P. Rayner, F. Hourdin, L. Rivier and P. Ciais, April 2004 (oral),
Daily European CO2 sources and sinks inferred by inversion of atmospheric transport, European
Geophysical Union fall meeting (EGU), Nice, France.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
47
Bousquet P., P. Peylin, P. Rayner, C. Carouge, L. Rivier and P. Ciais, December 2002 (oral), Daily
European CO2 sources and sinks inferred by inversion of atmospheric transport, American
Geophysical Union fall meeting (AGU), San Fransisco, USA.
Ramonet M., Trace gases monitoring at Amsterdam Island and regional CO2 fluxes, 25th Cape Point
Anniversary, Cape Town, Afrique du Sud, 3-4 sept. 2002.
Ramonet M., Suivi des gaz à effet de serre (CO2, CH4, N2O, SF6) et estimation des flux régionaux.
Séminaire au LPCE, Université d'Orléans, 6 février 2003.
Ramonet M., Réseau Atmosphérique de Mesure des Composés à Effet de Serre, Conférence grand
public, AFITE, 21 octobre 2003.
Ramonet, M., Les sources et puits de gaz à effet de serre CO2, CH4, N2O, SF6, Conférence grand
public, Salon Pollutec, 5 décembre 2003.
Braud H., Bousquet P., Sarda-Esteve R., Ramonet M., and Ciais P. Mesure du rapport CO/CO2 autour
de l'agglomération parisienne. Ateliers Expérimentation et Instrumentation, Paris, 23-24 mars 2004.
Jourd'heuil, L., C. Messager, M. Schmidt, M. Ramonet, O. Cloue, and D. Eppellé, Observatoire de
mesures de gaz à effet de serre (CO2, CH4, SF6 & N2O) à partir d'une tour de très grande hauteur à
Orléans, France, Ateliers Expérimentation et Instrumentation, Paris, 23-24 mars 2004.
Ramonet, M., M. Schmidt, L. Jourd'heuil, and P. Ciais, Le Réseau Atmosphérique de Mesure des
Composés à Effet de Serre (SO/ORE RAMCES), Ateliers Expérimentation et Instrumentation, Paris,
23-24 mars 2004.
Ramonet, M. Cycle du carbone et changements climatiques, Conférence grand public, MarionDufresne-TAAF, mars 2004.
Ramonet et al., 2004, Scalar concentration measurements from tall towers and airplanes, Projet
CarboeuropeIP-Régional, Toulouse, France, 27-29 Septembre 2004
Ramonet et al., 2004, Analysis of the CO2 airborne measurements at Fyodorovskoe (TVR) and UbsNur (UBS), Meeting Annuel TCOS-Siberia, Capri, Italie, 8-9 Novembre 2004.
Valant C. et al.. Mesures par chromatographie en phase gazeuse des espèces CO2, CH4, N2O, SF6 et
CO présentes à l'état de trace dans l'atmosphère (Poster). Ateliers Expérimentation et
Instrumentation, Paris, 23-24 mars 2004.
Xueref, I., C. Messager, D. Filippi, M. Ramonet, P. Bousquet and P. Ciais, 2004. Variability of
atmospheric CO2 over Europe : analysis of the CAATER campaigns. EGS Spring meeting, Nice, 2530 avril 2004, Geophys. Res. Abstracts, 6, 04542.
CHIOTTO - A European network of tall towers observing multiple greenhouse species: progress and
first results, 2005, A. Vermeulen, P. van den Bulk, P. Jongejan, A. Manning, R. Krause, E. Popa, M.
Schmidt, C. Messager, M. Ramonet, Z. Barzca, L. Haszpra, J. Moncrieff, A. Bath, A. Lindroth, R.
Valentini, P. Stefani, J. Morgui, EGU.
Ramonet et al., 2005, Profil verticaux réguliers des gaz à effet de serre de l'Atlantique à la Sibérie,
Ateliers d'Expérimentation et d'Instrumentation, Toulouse, France, 8-9 février 2005.
Xueref I., Ramonet, M., et al., Etude de la variabilité régionale du CO2 atmosphérique en Europe à
travers des campagnes aéroportées intensives, , Ateliers d'Expérimentation et d'Instrumentation,
Toulouse, France, 8-9 février 2005.
J. Boutin, L.Merlivat, J.Etcheto, K.Currie, Seasonal variability of fCO2and air-sea CO2 fluxes in the
subantarctic zone of the Southern Ocean, International SOLAS conference, Halifax (Canada), 13-16
Octobre.
J. Boutin, Rangama, Etcheto, Merlivat, Takahashi, Dellile, Bakker, Frankignoulle, Air-sea CO2 fluxes
in the Southern Ocean inferred from satellite data, Ocean Science meeting, Portland (USA), 2630/01/2004.
J. Boutin, J. Etcheto, L. Merlivat, On the use of sea surface salinity to interpret variability of air-sea
CO2 fluxes in the Southern Ocean, Aquarius-SMOS-Hydros Joint Science and Implementation
workshop, Miami (USA), 20-22/04/2004.
J. Boutin, Y. Rangama, J. Etcheto, L. Merlivat, T. Takahashi, M. Frankignoulle and B. Delille, Airsea CO2 fluxes in the Southern Ocean inferred from satellite data, ‘A Sea of change: JGOFS
accomplishments and the future of Ocean Biogeochemistry’ conference, Washington, May 5-8,
2003.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
48
J. Etcheto, J. Boutin, Y. Rangama and L. Merlivat, Recent results from CARIOCA drifters in the
Southern Ocean, ‘A Sea of change: JGOFS accomplishments and the future of Ocean
Biogeochemistry’ conference, Washington, May 5-8, 2003.
J. Boutin, Y. Rangama, J. Etcheto, L. Merlivat, T. Takahashi, M. Frankignoulle and B. Delille,
Variability of air-sea CO2 fluxes in the Southern Ocean inferred from CARIOCA drifters, ships
and remotely sensed measurements, OCEANS: Ocean Biogeochemistry and Ecosystem Analysis
Open Science conference, Paris, January 7-10, 2003.
L.Merlivat, Measurements of the air-sea flux and the partial pressure of CO2 at the sea surface by
autonomous
drifting
or
moored
platforms:
CARIOCA
buoys
, Autonomous and Lagrangian platforms and sensors (ALPS) workshop,, March 31-April2, 2003,
La Jolla,California, USA (Invited).
J. Boutin, Y. Rangama, J. Etcheto, L. Merlivat, T. Takahashi, B. Delille and M. Frankignoulle, Airsea CO2 fluxes inferred from in situ and remotely sensed parameters in the Southern Ocean, 6th
conference internationnale du CO2, 1-5 Octobre 2001, Sendai, Japon (Actes).
J. Boutin, Y. Rangama, J. Etcheto, L. Merlivat, T. Takahashi, B. Delille and M. Frankignoulle, Airsea CO2 fluxes inferred from in situ and remotely sensed parameters in the Southern Ocean, Ocean
Science meeting, 11-15 feb 2002, Hawaii, USA.
Metzl, N., 2002. Observations in the Southern Ocean: Reality, Opportunities and Dreams. In "IOCSCOR Ocean CO2 Advisory Panel", Series Rep. Meetings of Experts, N171, UNESCO. 14-17.
Metzl, N., C. Lo Monaco, A. Poisson, C. Brunet, and B.Schauer, 2002. Observed anthropogenic CO2
in the ocean between Africa and Antarctica, WOCE/I6 section. In Proceedings of WOCE 2nd
International Symposium.
Bousquet P. and N. Metzl, 2003. FLAMENCO2: Coupling oceanographic and atmospheric
measurements with atmospheric inversions and satellite measurements to improve our knowledge of
air-sea
flux
intensity
and
variability.
SOLAS/News
(http://www.uea.ac.uk/env/solas/scihigh/scihigh2.html).
IGBP, 2004. The In and Out of Oceanic Carbon. Science Highlights from 2003. In IGBP Annual
Report 2003. (ed. July 2004), 10-11, www.igbp.kva.se/uploads/AR-2004_3_Highlights2003.pdf
Metzl, N., E. Brévière, C. Brunet, C. Pierre, A. Poisson, M. Ramonet, B. Schauer et B.Tilbrook 2004.
L’ORE CARAUS (CARbon AUStral). Actes du Colloques Atelier Expérimentation et
Instrumentation,
AEI,
Paris.
Pp.
1-6
(CD-ROM
aei2004-sessions,
et
http://www.cnrm.meteo.fr/expert/contributions/resumeslongs/Metzl.pdf
Metzl, N., 2004. Air-Sea CO2 fluxes in the Southern Ocean : natural and methodological variabilities.
Inv. Conference, SOLAS Open Science Conference, 13-16 Oct, Halifax, Canada.: Presentation
available on http://www.uea.ac.uk/env/solas/ss04.html
Metzl N., 2005. CO2 fluxes in the Southern Ocean : towards a coherent view. Science Highlights, in
SOLAS Newsletter 1.
Manizza, M., N. Metzl and C. Le Quéré, 2005. Interannual Variability of the Ocean Carbon Cycle.
Report Open Forum on CO2 Interannual Variability, SOLAS Conference, Oct 2004. In SOLAS
Newsletter 1.
Metzl, N., 2002. Potential for synthesizing some data sets for use in evaluating simulated interannual
variability. Eur. Project NOCES workshop. Paris, Mai 2002.
Metzl, N., 2002. Longterm variability of the CO2 export. Invited conference, " Equatorial Pacific
Synthesis and Modeling Workshop", DMC, Univ. Maine, Walpole, Maine USA, September 2002.
Metzl, N., C. Lo Monaco, A. Poisson, C. Brunet, and B.Schauer, 2002. Observed anthropogenic CO2
in the ocean between Africa and Antarctica: WOCE/I6 section. WOCE 2nd International
Symposium, San-Antonio, November 2002.
Metzl N., C. Brunet, A. Jabaud-Jan, C. Pierre, A Poisson and B. Schauer, 2003: Interannual variability
and futur change of air-sea CO2 fluxes in the Southern Ocean, OCEANS: Ocean Biogeochemistry
and Ecosystem Analysis. International Open Science Conference, Paris, 7-10 January 2003 (IGBPSCOR).
Pasquer B.,H. Goosse, N. Metzl and C. Lancelot, 2003. Modelling seasonnal and interannual CO2 airsea exchanges in the ice free zone of Southern Ocean (Indian sector, KERFIX station) during the last
decade. Gordon Conference - Polar Marine Science: The changing polar oceans: impacts of a
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
49
changing climate on physical, chemical, biological and coupled systems, March 16-21, 2003,
Ventura, CA.
Lo Monaco C., N. Metzl, A. Poisson, C. Brunet and B. Schauer, 2003. Distribution and Inventory of
Anthropogenic CO2 in the Ocean between South Afdrica and Antarctica (WOCE I6, 1996 Section).
Geophys. Res. Abstracts, Vol 5, 11774. EGS-AGU-EUG Joint Assembly, 6-11/4/03, Nice, France
Rodgers, K., O. Aumont, N. Metzl, G. Madec, B. Blanke, J. Orr and P. Ciais, 2003. Decadal
variability in Pacific sea surface pCO2. Geophys. Res. Abstracts, Vol 5, 11622. EGS-AGU-EUG
Joint Assembly, 6-11/4/03, Nice, France.
Pasquer B., H.Goose, N.Metzl and C.Lancelot, 2003. Modelling Seasonal and Interannual CO2 AirSea Exchanges in the Ice-Free Zone of Southern Ocean (Indian sector, Kerfix station) during the
Last Decade. Geophys. Res. Abstracts, Vol 5, 09540. EGS-AGU-EUG Joint Assembly, 6-11/4/03,
Nice, France.
Metzl, N., 2003. Interannual variability of air-sea CO2 fluxes based on OISO cruises conducted in the
Southern Ocean (1998-2003), First NOCES meeting, Nice, France.
Metzl, N., C. Brunet, A. Jabaud-Jan, C. Pierre, A Poisson and B. Schauer, 2003. Natural variabilities
and anthropogenic signals of CO2 in the South Indian Ocean (20°S-60°S). International JGOFS
Open Science Conference; A Sea of Change: Accomplishments and the Future of Ocean
Biogeochemistry, May 5-8, 2003, Washington DC.
Takahashi, T, S.C.Sutherland, C.Sweeney, A.Poisson, N.Metzl, B.Tilbrook, R. Wanninkhof, R.A.
Feely, C.Sabine, J.Olafsson, N.Bates and Y. Nojiri, 2003. Net sea-air CO2 flux over the global
oceans: a climatological mean based on sea-air pCO2 difference. International JGOFS Open Science
Conference; A Sea of Change: Accomplishments and the Future of Ocean Biogeochemistry, May 58, 2003, Washington DC.
Lo Monaco C., N. Metzl, A. Poisson, C. Brunet and B. Schauer, 2003. Distribution and Inventory of
Anthropogenic CO2 in the Ocean between South Afdrica and Antarctica (WOCE I6, 1996 Section).
Poster presented at SOLAS summer school, Cargese, France. July 2003.
Kouadio G., N. Metzl, C. Andrié, B. Bourles, 2003 : Etude de la variabilité saisonnière de la pression
partielle de CO2 océanique et estimation du flux de CO2 air-mer dans le Golfe de Guinée. Colloque
Copramaph/Amma 1-7/11/03 Cotonou- Bénin.
Lo Monaco, C., N. Metzl, A. Poisson, C.Brunet and B.Schauer, 2004. New estimates of anthropogenic
CO2 in the southern ocean: distribution and inventory along the WOCE I6 line. EGU Assembly,
Nice, Geophys. Res. Abstracts, Vol 6, 00822.
Metzl, N., C.Brunet, A.Jabaud-Jan, C.Pierre, B. Schauer, 2004. Large Changes of oceanic CO2 sink
and sources are observed in the southern ocean. EGU Assembly, Nice, Geophys. Res. Abstracts, Vol
6, 00939.
Brévière, B., C. Brunet, N. Metzl, A. Poisson, B. Schauer, B. Tilbrook, 2004. Air-sea CO2 exchange
in the east Indian sector of the Southern Ocean: Preliminary results of the MINERVE program.
Abstract. Int. Science Symposium, The Ocean in a highCO2 world. May 2004 Paris.
Lo Monaco, C., N. Metzl, A. Poisson, C.Brunet and B.Schauer, 2004. New estimates of anthropogenic
CO2 in the southern ocean: distribution and inventory along the WOCE I6 line. Abstract. Int.
Science Symposium, The Ocean in a highCO2 world. May 2004 Paris.
Metzl, N., M. Bégovic, E. Brévière, C. Brunet, A. Jabaud-Jan, C. Lo Monaco, C.Pierre, A Poisson,
B.Schauer, and B.Tilbrook, 2004. Interannual variability and futur change of air-sea CO2 fluxes in
the Southern Ocean. Abstract. Int. Science Symposium, The Ocean in a highCO2 world. May 2004
Paris.
Metzl, N., 2004. Interannual variability of air-sea CO2 fluxes in high latitudes. Second Meeting
NOCES, 13-14 May 04, Unesco, Paris
Rodgers, K.B, O. Aumont, N. Metzl, B. Blanke, G. Madec, J. Orr, P. Ciais, 2004. Decadal variability
in Air-Sea Fluxes of CO2 for the Equatorial Pacific. North Pacific Carbon Cycle Workshop, 2-4 Juin
2004, Seattle, USA.
Metzl, N., 2004. Air-Sea CO2 fluxes in the Southern Ocean : natural and methodological variabilities.
Invited Conference, SOLAS Open Science Conference, 13-16 Oct, Halifax, Canada.
Lo Monaco, C., N. Metzl, A. Poisson, C.Brunet and B.Schauer, 2004. Study of the Carbon Cycle
Decadal Variability in the South West Indian Ocean Using Observations and Global Ocean
Simulations. SOLAS Open Science Conference, 13-16 Oct, Halifax, Canada.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
50
Brévière, E., A. Poisson, B. Tilbrook, N. Metzl, A. Lenton, B. Schauer, M. Pretty and C. Brunet,
2004. Large variabilities of air-sea CO2 exchange in the East Indian sector of the Southern Ocean.
SOLAS Open Science Conference, 13-16 Oct, Halifax, Canada.
Llido, J., E. Machu, J.R.E. Lutjeharms, N. Metzl, and V. Garçon, 2005. Spatial and temporal
variability of the Agulhas frontal system in the South West Indian Ocean through a comparative
study between model and in situ observations from OISO (Océan Indien Service dObservation).
EGU05 Session OS4: Open Session on the Biogeochemistry of the Oceanic Carbon Cycle (co-listed
in BG)., Vienne April 2005.
Corbière, A., N. Metzl, G. Reverdin, C. Brunet and T. Takahashi, 2005. Interannual variability of the
carbon dioxide system and air-sea CO2 fluxes in the high latitudes of the North Atlantic Ocean:
1993-2003 (SURATLANT Program). 37eme Intern. Liege Conference on Ocean dynamics, Gas
Transfer at water surfaces.
Metzl, N., O. Aumont, P. Bousquet, E. Brévière, C. Brunet, C. Pierre, A. Poisson, M. Ramonet,
K.Rodgers, B. Tilbrook, 2005. Interannual variability of Air-Sea CO2 fluxes in the Southern Indian
Ocean : comparing observations, atmospheric inversions and ocean models. 37eme Intern. Liege
Conference on Ocean dynamics, Gas Transfer at water surfaces.
Brévière, E., A. Poisson, B. Tilbrook, N. Metzl, A. Lenton, B. Schauer, M. Pretty and C. Brunet
Seasonal and interannual air-sea CO2 exchange between Tasmania and Antarctica: a high variability.
37eme Intern. Liege Conference on Ocean dynamics, Gas Transfer at water surfaces.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Thèse soutenues
Jabaud, A., 2002. Etude des Variations Interannuelles du Cycle du Carbone dans l'Océan Indien Sud,
20-60°S. Th Univ Paris VI. (dir. N.Metzl, A.Poisson, mars 2002)
Dubreuil C. 2003: Variabilité spatio-temporelle de l'ultraplancton dans le secteur Indien de l’Océan
Austral. Thèse Univ. Aix-Mars. III,. (dir. M.Denis, oct. 2003)
Beucher, C., 2003. Production et dissolution de la silice biogène dans les systèmes marins. Mesures
par spectrométrie de masse. Th Univ. Bretagne Occidentale (dir. P. Treguer, Dec 2003)
Llido, J. 2004. Variabilité spatiale et temporelle du système biologique dans la Convergence
Subtropicale au sud de l’Afrique. Thèse Univ P.Sabatier, Toulouse III, 303 pp. (dir. V.Garçon, juin
2004).
Rangama Y., 2004. Variabilité spatio-temporelle des flux air-mer de CO2 dans l'océan sud : apport
des mesures satellitaires. Th Univ. Paris VI, 166 pp. (dir. L.Merlivat, LODYC, sept. 2004).
Thèses en cours:
B.Pasquer (2001-2005). Modélisation cycle du carbone. Thèse Univ Bruxelles (dir. C.Lancelot)
C.LoMonaco (2002-2005). Etude de la variabilité décennale du cycle du carbone océanique:
utilisation conjointe des modèles couplés climat/carbone et des réseaux d'observations de CO2
océanique.Thèse Univ Paris VI (dir. N.Metzl, A.Poisson)
E.Brévière (2002-2005). Variabilité saisonniere de CO2 à l'interface air-mer sur la radiale HobartTerre Adelie. Thèse Univ Paris VI (dir. A.Poisson).
A.Corbière (2004-2007). Variations décennales des flux de CO2 à l’interface océan-atmosphère. Th
Univ Paris VI. (co-direction, G. Reverdin, N.Metzl, LOCEAN).
C. Carouge (2002-2005), Estimation des flux de CO2 par inversion de données atmosphérique
continues : une étude centrée sur l’Europe, LSCE, Thèse Univ Paris VI, (Dir : Ph Ciais, Ph Bousquet,
Ph Peylin).
C. Messager (2003-2006), Mesure de gaz à effet de Serre sur une haute tour et implicatioons pour les
flux de carbone, LSCE, Thèse Univ Paris VII. (Dir : Ph Ciais, M. Ramonet).
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
Metzl N., 2002. L'océan austral, puits ou source de CO2 ?. Sciences et Avenir, Hors Serie, N 129, 8892.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
51
Metzl N., 2002. Le climat et l'effet de serre: alarmes aujourd'hui, larmes demain ? La lettre de
l'Amapof, N 51.
Metzl, N., 2003. L’océan austral, mare incognita : une source d’incertitudes sur le puits de CO2.
Rapport d’Activité IPEV-2002, pp. 15-20.
IGBP, 2004. The In and Out of Oceanic Carbon. Science Highlights from 2003. In IGBP Annual
Report 2003. (ed. July 2004), 10-11, www.igbp.kva.se/uploads/AR-2004_3_Highlights2003.pdf
o Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
Non
IV REMARQUES
En préambule, nous avons apprécié le soutien efficace de la DT INSU pour la préparation et la mise en
œuvre des bouées CARIOCA.
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
En pratique, le principal problème que nous avons eu avec PROOF est bien sûr la « cavalerie » au
CNRS : attendre un an pour toucher un financement accordé par le CS frise le ridicule, surtout pour
l’année 2004.
D’autres remarques seront faites sur le forum de discussion par les partenaires de FLAMENCO2.
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
Au début de l’exercice, nos études portaient préférentiellement sur l’océan Indien sud et
l’océan austral. Les résultats obtenus et les méthodes développées (diagnostiques, modèles
semi-progmostiques) nous ont conduit à étendre notre zone d’intérêt vers d’autres régions. En
particulier, les premieres analyses de la variabilité décennale des flux de CO2 dans
l’atlantique nord ont motivé une certaine évolution de notre demande. Toutefois, le CS n’a
pas, semble-t-il, retenu cet effort dans l’appel d’offre 2005; à l’avenir, il nous semble toutefois
important d’étendre la problématique adressée dans FlamenCO2 à une échelle plus large, ou à
des régions plus nombreuses (façade atlantique et Mace Head ; façade Indienne et
Amsterdam). Les inversions sont globales et nous pourrions obtenir des résultats très
prometteurs dans les hautes latitudes des deux hémisphère, sachant que la partie tropicale est
traitée dans un nouveau projet Carboat, et que les études océaniques dans l’océan Sud et dans
l’Atlantique sont regroupées dans le projet intégré européen CarboOcean (FP6)).
Par ailleurs, compte tenu des sommes demandées dans les projets PROOF, le dispositif d’évaluation
paraît assez lourd. Par exemple, avoir trois avis de rapporteurs, dont un étranger parfois, pour un projet
comme FLAMENCO2 (30k€, 4 partenaires) ne paraît pas raisonnable. A-t-on une idée du coût de
gestion du programme PROOF par rapport aux sommes distribuées ? On serait probablement surpris si
on faisait l’effort de calculer ce chiffre… Etant donné les sommes mises en jeu, un dispositif léger et
réellement sélectif devrait plutôt être retenu. Nous devons revoir en profondeur le fonctionnement de
nos programmes nationaux pour nous adapter à la réalité de la recherche aujourd’hui. Et cela
rapidement et sans compromis.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
52
FORAMPROX
I RESUMES
Résumé étendu
FORAMPROX (2002-2006) est un projet de recherche pluri-disciplinaire qui propose une
amélioration de “proxies” paléocéanographiques qui reposent sur le carbonate des foraminifères. Le
projet comporte deux axes: 1) une amélioration de l’ensemble des proxies de température et de
salinité des eaux profondes, basés sur le carbonate des foraminifères, 2) le développement d’un
proxy pour les paleo-flux exportés basé sur la mesure du δ13C de différentes espèces de
foraminifères benthiques. Pour atteindre ces objectifs , le projet rassemble une étude écologique de
l’environnement sédimentaire, des mesures géochimiques et de expériences en culture.
Nous avons concentré nos efforts sur quatre genres de foraminifères benthiques qui sont le
support des reconstitutions de température, de salinité et de ventilation des eaux profondes ainsi que
du flux de production organique exporté (Cibicidoides/Fontbotia, Uvigerina, Melonis et
Globobulimina ). Pour développer un proxy de paléo-flux de production, nous mesurons la différence
de composition isotopique δ13C des genres de foraminifères benthiques vivant à différentes
profondeurs (microhabitat). Dans la phase finale du projet, un modèle sera utilisé pour étudier les
relations entre la composition isotopiques des eaux interstitielles et celles des différents foraminifères
benthiques.
Le profil de δ13C des foraminifères benthiques obtenu le long de la côte Nord Ouest africaine,
montre une diminution avec la profondeur. La pente est forte à profondeur intermédiaire (500 à 1250
m) quelque soit l’espèce. A plus grande profondeur seules les valeurs des espèces endobenthiques
continuent de diminuer tandis qu’elles restent constants pour les espèces epibenthiques ou
endobenthiques de faibles profondeurs. Les valeurs les plus légères sont observées pour les
foraminifères endobenthiques profonds du genre Globobulimina puis augmentent jusqu’aux valeurs
les plus élevées des foraminifères vivants les plus superficiels. Nous projetons d’effectuer des tests de
sensibilité avec un modèle de la colonne sédimentaire pour comprendre comment les réactions redox
et la chimie des carbonates peuvent expliquer les profiles observés pour la composition isotopiques
des différentes espèces de foraminifères. L’élevage (croissance et reproduction) de trois espèces de
foraminifères a été réalisée en laboratoire. Nous allons maintenant étudier l’impact de différentes
conditions (oxygène, nourriture, température…) sur la vitesse de croissance et la composition
isotopique d’individus élevés au laboratoire.
Extended abstract
FORAMPROX (2002-2006) is an integrated geochemical/ecological research project aiming at
the development and amelioration of a number of paleoceanographic proxies based on benthic
foraminiferal carbonate. The aims of our project are twofold: 1) a significant amelioration of all
geochemical proxies of bottom water temperature and salinity based on benthic foraminiferal
carbonate and 2) to further develop a paleo-export flux proxy on the basis of multi-taxon benthic
foraminiferal δ13C measurements. We want to fulfill these objectives by a better integration of
ecological observations of ocean floor environments, geochemical analyses of foraminiferal tests, and
culturing experiments.
We mainly concentrate on four key taxa of benthic foraminifera (the Cibicidoides/Fontbotia,
Uvigerina, Melonis and Globobulimina groups), which provide the underlying material of
geochemical proxies reconstructing bottom water temperature, salinity, and ventilation, as well as
export production (the former organic flux to the ocean). Simultaneous measurements of the ∆δ13C
between taxa with different living depths in the sediment (microhabitats) are performed in order to
develop a proxy of paleo-export production. A model, integrating the relations between pore and
bottom water δ13C, benthic foraminiferal δ13C and export production will be applied during the final
phase of the project.
The δ13C values of the benthic foraminifera sampled off NW Africa show an overall decrease
with water depth. The slope is steep at intermediate depth (between 500 and 1250 m ), both for
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
53
epifaunal, shallow infaunal and deeper infaunal taxa. At a greater water depth, the carbon isotopic
composition of epifaunal and shallow infaunal taxa such as Fontbotia wuellerstorfi, Cibicidoides
kullenbergi, Uvigerina mediterranea and Uvigerina peregrina, is rather constant, while the δ13C
continues to decrease for intermediate and deep infaunal taxa such as Melonis barleeanus and
Globobulimina spp. There is a clear succession, with the lighest values in the deep infaunal
Globobulimina taxa, to the most heavy values in the superficially living Fontbotia wuellerstorfi. We
intend to perform a sensitivity test, using a modeling approach, in order to explain these data. This
sensitivity test will allow us to better understand in what way the benthic foraminiferal δ13C profiles
can be explained by the complex interplay between early diagenetic redox reactions and carbonate
chemistry. These first of the foraminifera culturing experiments are very promising. For three
calcareous species, Bolivina subaenariensis, Bulimina marginata and Epistominella exigua,
reproduction and growth could be obtained in the laboratory. At present, studies are in progress to test
the impact of different laboratory conditions (oxygenation, food supply, temperature) on the growth
velocity and stable istopic composition of the individuals raised in the laboratory.
II BILAN SCIENTIFIQUE
o The taxonomical study of the species belonging to the target genera Cibicides,
Globobulimina, Melonis and Uvigerina is almost finished. The most important result is
the observation of important differences in the isotopic composition of closely related
taxa, belonging to the same genus. This is the case for different species of Melonis,
Uvigerina and the Cibicides/Cibicidoides/Fontbotia complex. On the contrary, the two
morphospecies retained in the genus Globobulimina have a very similar isotopic
composition. The observation of important isotopic variability between the species of
several genera is very important, since in many paleoceanographical studies, isotopic
analyses have been based on mixtures of these species, indicated as Cibicidoides spp.,
Uvigerina spp. or Melonis spp. Our data show that such a practice should be avoided at
all price, and that it is essential to analyse strictly mono-specific assemblages.
o The ecological study of the faunas sampled in 2003 during the FORAMPROX1 cruise
allowed us to expand our knowledge to deeper sites (stations FP1 and FP2, at 2430 and
4825 m depth, respectively), and to compare the Bay of Biscay data with more eutrophic
stations off the Iberian margin. A comparison of the faunas sampled at the Iberian
margin at 1000 and 2000 m depth, with faunas sampled at comparative water depths in
the Bay of Biscay shows that the higher organic input at the Iberian margin stations is
clearly reflected in the taxonomic composition of the faunas.
o During the FORPROX-2 cruise (april-may 2004), in spite of the extremely bad
meteorological conditions, living foraminiferal faunas could be sampled succesfully at 5
stations. The sampled material allowed us to renew the living faunas used for laboratory
experiments, to add a station of intermediate water depth to our bathymetrical station
transect, and to prolong the record of temporal variability of foraminiferal faunas started
in october 1997. At the same campaign, water samples were sampled at various depths
in the water column , for which stable isotope measurements were performed. For the
first time, we have now a water column δ13C and δ18O profile for our study area.
o Off NW Africa, isotopic analyses have been performed on foraminiferal taxa collected at
ten different stations with water depth varying from 500 to 3000 m. δ18O values vary
from +1.0 to +3.5 ‰, increasing with depth, and generally follow the equilibrium calcite
curve, with a species-specific offset, positive for some taxa, and negative for other ones.
Only Uvigerina peregrina precipitates its calcite in equilibrium.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
54
o The δ13C values of the benthic foraminifera sampled off NW Africa show an overall
decrease with water depth. The slope is steep at intermediate depth (between 500 and
1250 m ), both for epifaunal, shallow infaunal and deeper infaunal taxa. At a greater
water depth, the carbon isotopic composition of epifaunal and shallow infaunal taxa
such as Fontbotia wuellerstorfi, Cibicidoides kullenbergi, Uvigerina mediterranea and
Uvigerina peregrina, is rather constant, while the δ13C continues to decrease for
intermediate and deep infaunal taxa such as Melonis barleeanus and Globobulimina spp.
There is a clear succession, with the lighest values in the deep infaunal Globobulimina
taxa, to the most heavy values in the superficially living Fontbotia wuellerstorfi. We
intend to perform a sensitivity test, using a modeling approach, in order to explain these
data. This sensitivity test will allow us to better understand in what way the benthic
foraminiferal δ13C profiles can be explained by the complex interplay between early
diagenetic redox reactions and carbonate chemistry.
Figure 1a-b: δ13C of living and dead foraminifera collected off NW Africa, in function of water depth, for a)
Cibicidoides ungerianus and Fontbotia wuellerstorfi, b) Melonis barleeanus. The continuous curve on each
graph corresponds to the δ13C of dissolved organic carbon in the water column.
Figure 1a-b: δ13C des foraminifères vivants collectés au large du NW> Afrique, en fonction de la profondeur
d’eau, pour a) Cibicidoides ungerianus et Fontbotia wuellerstorfi, b) Melonis barleeanus. La courbe
continue correspond au δ13C du carbone organique dissous dans la colonne d’eau.
o
In 2004, we started a comparitive study, in which the Mg/Ca ratio in specimens of
Cibicides kullenbergi were first measured by UV laser ablation ICPMS, and in a second
time (regrouped in samples of about 10 individuals) by ICP-AES. For other specimens
previously measured by UV laser ablation ICPMS, oxygen isotopes will be measured.
The aim of this study is to compare the results of the two methods to measure Mg/Ca
ratios, and to ameliorate the existing temperature calibration (for Cibicidoides) between
Mg/Ca and temperature. In 2004, the major part of the selected specimens have been
measured by UV laser ICPMS, and all analyses will be finished in the first part of 2005.
o In order to gain insight into the intra-specimen variability in trace metals, Mg, Sr, Mn and
Ba contents have been measured by UV laser ablation ICPMS in about 10 successive
chambers of three living specimens C. kullenbergi. The results show that Mg and Sr
concentrations are fairly stable in two of the three measured specimens; in the 3rd
specimen an increasing trend is visible with age. The high Mn concentration in some of
the chambers shows that they have been formed rather close to the principal redox front,
which position is rather stable over time. This is the first time that information is
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
55
obtained for the calcification depth of individual specimens of benthic foraminifera.
These first data show that Cibicidoides kullenbergi, that is commonly considered as an
epifaunal taxa, with its test being representative of bottom water chemistry, may form a
significant part of its test within the sediment.
o These first of the foraminifera culturing experiments are very promising. For three
calcareous species, Bolivina subaenariensis, Bulimina marginata and Epistominella
exigua, reproduction and growth could be obtained in the laboratory. Although these
three species are not routinely used in paleoceanographic studies, their reproduction and
growth under controlled conditions is nevertheless very encouraging , because it gives
important clues to pathways allowing to obtain similar results for taxa more commonly
used in paleoceanographical analyses.
o From 21 to 22 June 2004, 13 scientists participated to the first general workshop for the
Foramprox project at the Marine Station at Yeu Island
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2002
2003
2004
2005
(prévu)
4,25
1,0
1,25
0,5
0,35
3,35
1,0
1,95
1,0
0,7
2,85
1,0
2,2
0,5
0,7
4,4
1,0
1,5
0,5
1,05
2002
2003
2004
~ 5000
25000
390001
~ 10000
29000
2870
2005
(demandé)
~ 10000
10000
~ 5000
15900
Total
14,85
4,0
6,9
2,5
2,8
o Budget complémentaire
Origine
Régional1
National2
National3
Soutien campagne
Européen *
Autres *
Total
47000
~ 30000
79500
2870
1
Crédit d’équipement mi-lourd, nécessaire pour l’achat d’un infrastructure pour l’élévager de
foraminifères, obtenu par BIAF, Université d’Angers
2
Bourse de thèse Ministère C. Griveaud, BIAF, Université d’Angers
3
Financement PNEDC
o Nombre de jours en mer
Bateau
Atalante
2002
2003
10
2004
2005
(demandé)
Total
10
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
56
Côtes de la Manche
7
7
14
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
Non
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
Le projet Foramprox profite d’une collaboration avec l’Institut Alfred Wegener à
Bremerhaven (A. Mackensen, études isotopiques), et avec l’Université d’Utrecht (G.J.
Reichart, mesures de métaux traces par UV laser-ICPMS)
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Oui, notre projet a facilité la participation du laboratoire BIAF (Université d’Angers) à un
nouveau programme Eurocores/Euroclimate « Paleosalt », 2005-2008.
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
Nous ne produisons pas de données océanographiques qui peuvent rentrer dans la base de
données PROOF.
o Liste des publications
Fontanier., C., Chaillou, G., Jorissen, F. and Anschutz, P. Live foraminiferal faunas from a 2800 m
deep lower canyon station from the Bay of Biscay: faunal response to focusing of refractory organic
matter. Accepted by Deep-Sea Research (in press).
Fontanier, C., Jorissen, F.J., Anschutz, P. and Chaillou, G. Seasonal variability of benthic
foraminiferal faunas at 1000 m depth in the Bay of Biscay. Journal of Foraminiferal Research, in
press.
Fontanier, C., Jorissen, F.J., Chaillou, G., David, C., Anschutz, P. et Lafon, V. 2003. Seasonal and
interannual variability of benthic foraminiferal faunas at 550 m depth in the Bay of Biscay. Deep-Sea
Research, I, 50, 457-494.
Geslin, E., Heinz, P., Jorissen, F.J. and Hemleben, C., 2004. Response of deep-sea foraminifers to
variable oxygen conditions: laboratory investigations. Marine Micropaleontology, 53, 227-243.
Langezaal, S., Braun, B., Chaillou, G., Anschutz, P., Fontanier, C., Jorissen, F. and Van der Zwaan, B.
2003; The influence of different phytoplankton blooms on foraminiferal occurrence and microhabitat
selection. Geologica Ultraiectina, 229, 127-184.
Reichart, G.J., Jorissen, F.J., Anschutz, P. et Mason, P.R.D. 2003. Single foraminiferal test chemistry
records the marine environment. Geology, 31, 355-358.
Rosenthal Y., Perron-Cashman S., Lear C. H., Bard E., Barker S., Billups K., Bryan M., Delaney M.
L., deMenocal P. B., Dwyer G. S., Elderfield H., German C. R., Greaves M., Lea D. W., Marchitto
Jr. T. M., Pak D. K., Ravelo A. C., Paradis G. L., Russell A. D., Schneider R., Scheindrich K., Stott
L., Tachikawa K., Tappa E., Thunell R., Wara M., Weldeab S., and Wilson P. Inter-laboratory
comparison study of Mg/Ca and Sr/Ca measurements in planktonic foraminifera for
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
57
paleoceanographic research. Geochemistry Geophysics Geosystems (G-cubed), 5 (4),
2003GC000650, 1-29 (2004).
Tachikawa K. and Elderfield H., 2004. Chemistry of benthic foraminiferal shells for recording ocean
environments: Cd/Ca, 13C and Mg/Ca. In: Global environmental change in the ocean and on the
land (ed. M. Shiomi, H. Kawahata, H. Koizunu, and A. Tsuda). Terrapub, pp. 249-263.
o Liste des communications à des colloques internationaux
Fontanier, C., Mackensen, A., Jorissen, F.J., Anschutz, P., Licari, L. and David, D. Stable carbon
isotopes (δ13C) of live foraminiferal faunas at a 550 m deep station in the Bay of Biscay. Workshop
“Living benthic foraminifera and their applications in the fossil record”, Tübingen, Germany, 10-12
June 2004.
Fontanier, C., Mackensen, A., Jorissen, F.J., Anschutz, P., Licari, L. and David, D. Temporal
variability of benthic foraminiferal foraminiferal faunas and their stable isotopic composition in the
Bay of Biscay. ICP VIII. 8th International Conference on Palaeoceanography, Biarritz, 5-10
septembre 2004, p. 219.
Griveaud, C., Jorissen, F.J., Michel, E., Fontanier, C. and Cortijo, E. Multi-species stable isotope
patterns of living benthic foraminifera from the NW Atlantic: paleoceanographic implications. ICP
VIII. 8th International Conference on Palaeoceanography, Biarritz, 5-10 septembre 2004, p. 219-220.
Jorissen, F., Cortijo, E., Anschutz, P., Duplessy, J.C., Fontanier, C., Gehlen, M., Geslin, E., Labeyrie,
L., Mackensen, A., Michel, E., Reichart, G.J., Schmidt, S., Tachikawa, K., Vidal, L., and C.
Waelbroeck. FORAMPROX -- an integrated ecological geochemical effort of proxy amelioration.
International Open Science Conference OCEANS/ IGBP/ SCOR, 7-10 January, 2003, Paris, France.
Jorissen, F.J., Fontanier. C., Rohling, E.J., Reichart, G.J. and Petersen, T. A benthic foraminiferal
multi-proxy record through a shqllow water Mediterranean sapropel S1. ICP VIII. 8th International
Conference on Palaeoceanography, Biarritz, 5-10 septembre 2004, p. 220.
Michel, E., Duplessy, J.C., Labeyrie, L. and Cortijo, E. A new benthic foraminiferal data base of
oxygen and carbon isotopes for the last glacial maximum. ICP VIII. 8th International Conference on
Palaeoceanography, Biarritz, 5-10 septembre 2004, p. 70.
Reichart, G. J., Jorissen, F.J., Fontanier, F. and Mason, P. Trace metal incorporation in porcellaneous
foraminifera. ICP VIII. 8th International Conference on Palaeoceanography, Biarritz, 5-10 septembre
2004, p. 224.
Tachikawa K., Fontanier C., Jorissen F., and Bard E. (2003a) Mg/Ca and Sr/Ca in living benthic
foraminiferal tests from the northeastern Atlantic. EGS - AGU - EUG Joint Assembly, Geophysical
Research Abstracts 5.
Vidal, L., Sepulchre, S., Tachikawa, K. and Bard, E. Multi-species benthic stable isotope to
reconstruct changes in pore water 13C/12C gradients and bottom water oxygen concentrations in the
Arabian sea over the last 450 KYR. ICP VIII. 8th International Conference on Palaeoceanography,
Biarritz, 5-10 septembre 2004, p. 100.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
1) Christophe FONTANIER, Université de Bordeaux I, Ecologie des foraminifères
benthiques du Golfe de Gascogne : études de la variabilité spatiale et temporelle des
faunes de foraminifères benthiques et la composition isotopique (δ18O, δ13C) de leurs
tests. 7 octobre 2003.
2) Gwenaëlle CHAILLOU, Université de Bordeaux I, La dynamique biogéochimique des
espèces rédox dans les sédiments modernes du Golfe de Gascogne. 14 novembre
2003.
3) Clémentine GRIVEAUD, Université d’Angers, le δ13C des foraminifères benthique de
l’Atlantique est. Soutenance prévue en mars 2006.
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
58
2 articles dans le « Courrier de l’Ouest »
o Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
Néant
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
o Les très mauvaises conditions météorologiques au cours de la campagne FORPROX-2
(avril-mai 2004) nous ont empêché d’échantillonner toutes les stations prévues. Le succès
de la mission a été très partiel (40% des objectifs atteints).
o L’installation d’un appareillage nécessaire pour effectuer des mesures de δ13C sur des
échantillons d’eau, au LSCE, a pris beaucoup de retard. En effet, cet appareillage sera
opérationnel dans les mois qui suivent, et nous pourrons alors comparer la signature
isotopique de l’eau porale avec celle des foraminifères vivant à différents microhabitats.
o L’élevage des foraminifères vivants au laboratoire, sous des conditions contrôlées, s’est
avéré plus compliqué que prévu. En ce moment, nous sommes capables de maintenir les
faunes de foraminifères vivants. Les organismes sont actifs, ils se nourrissent, mais il est
toujours difficile de provoquer artificiellement leur reproduction. Des études qui visent à
optimiser notre contrôle de leur reproduction et croissance sont en progrès.
L’absence d’un financement par le programme PROOF pour les années 2003 et 2004, et
sans doute une des raisons pour le retard du volet δ13C-paléoproductivité. Dans l’absence
d’un financement, nous avons décider de recentrer le projet de recherche sur la
problématique « proxys de température et salinité », soutenu par le programme PNEDC.
Néanmoins, nous continuons, sans financement, nos études sur le volet « δ13Cpaléoproductivité » initialement (en 2002) soutenue par PROOF.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
59
GeP&CO
I RESUMES
Résumé étendu
Le projet GeP&CO (Géochimie, Phytoplancton et Couleur de l’Océan) proposait
d’étudier la variabilité des groupes fonctionnels du phytoplancton dans l’océan, afin de
comprendre la réponse du phytoplancton au forçage physique, à une échelle aussi globale que
possible. Cette compréhension est indispensable pour la mise en oeuvre des modèles couplés
physique-biogéochimie qui doivent incorporer la complexité des écosystèmes afin de mieux
représenter l’évolution de l’océan. Les observations de terrain nécessaires pour atteindre cet
objectif devaient aussi être utilisées pour rechercher dans le signal de couleur de l’océan
détecté par satellite des indices permettant de détecter ces groupes fonctionnels.
Cet objectif difficile reposait sur l’hypothèse que contrairement à la concentration en
chlorophylle qui répond rapidement à la variabilité du forçage physique, la composition du
phytoplancton doit nécessairement être plus stable et peut être décrite en utilisant un
échantillonnage à basse densité. Nous avons donc eu recours à une ligne de navigation
commerciale, de façon à assurer la répétitivité des observations sur de longues traversées.
Notre choix s’est porté sur la ligne Le Havre-Nouméa, qui traverse l’Atlantique nord,
l’Atlantique tropical, le Pacifique équatorial, et le Pacifique tropical et subtropical sud. Les
observations (en surface uniquement) portent sur les pigments du phytoplancton, les
macronutritifs et les carbonates, et la couleur de l’océan.
Douze campagnes ont eu lieu en trois ans. Les données recueillies forment une base
accessible à tous (http://www.lodyc.jussieu.fr/gepco/gepco.html) et possèdent à la fois un
caractère global et une homogéneité dans les méthodes utilisées. Les mesures de pigments
indicateurs de groupes fonctionnels du phytoplancton caractérisent la variabilité saisonnière
de ces groupes dans les bassins océaniques étudiés. Cette variabilité correspond généralement
bien aux provinces océaniques identifiées au début du programme JGOFS. L’ensemble des
mesures de pigments permet de répartir ces observations en classes, dont la distribution
caractérise la réponse de l’écosystème marin a des conditions hydrologiques précises. Dans ce
travail de classification, il reste à améliorer la définition des assemblages de phytoplancton
par des méthodes de chemotaxonomie (travail en cours). Par ailleurs, environ 140 sur les
~1500 observations GeP&CO étaient co-localisées avec des observations de couleur de
l’océan par le satellite SeaWiFS. Nous avons montré que les anomalies de couleur de l’océan
(c'est-à-dire les écarts des reflectances normalisées à la réflectance moyenne pour la
concentration en chlorophylle estimée par l’algorithme SeaWiFS) correspondent à des
assemblages de phytoplancton particuliers, dominés par les diatomées, par le nanoplancton
(haptophytes), ou par les cyanobactéries.
Extended abstract
The GeP&CO project (Geochemistry, Phytoplankton and Color of the Ocean) has
studied the variability of phytoplankton functional groups in the ocean in order to understand
the phytoplankton response to physical forcing. Understanding this response is a pre-requisite
to develop physical-biogeochemical coupled models which must account for the complexity
of ecosystems to better represent the evolution of the ocean. The field observations to reach
this goal were also intended to be useful for the quest of indices to detect phytoplankton
functional groups in the satellite-detected sea color signal.
This ambitious objective relied on the hypothesis that, contrary to chlorophyll
concentration that responds rapidly to the variability of physical forcing, the composition of
the phytoplankton is necessarily more stable, and can thus be described using a low density
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
60
sampling scheme. We thereby used a ship of opportunity along a commercial shipping line, in
order to ensure repeated observations on long transects. We adopted the line from Le Havre to
Nouméa, that crosses the north Atlantic, the tropical Atlantic, the equatorial Pacific and the
tropical and subtropical south Pacific. Measured parameters (only at the sea surface) were the
phytoplankton pigments, macronutrients, sea color components.
Twelve cruises have been achieved in three years. Collected data can be freely
accessed at http://www.lodyc.jussieu.fr/gepco/gepco.html. They make up a database that has
both a global character and homogeneous measurements methods. The seasonal variability of
phytoplankton functional groups in the studied ocean basins is characterized by the
measurements of diagnostic pigments. Generally, this variability is in agreement with oceanic
provinces that were identified at the start of the JGOFS program. The whole of pigments
measurements makes it possible to divide the observations into classes, the distribution of
which is characteristic of the response of the marine ecosystem to given hydrological
conditions. In this classification work, it still remains to better define the phytoplankton
assemblages using chemotaxonomic methods (in progress). In addition, about 140 out of
~1500 GeP&CO observations are co-localized with sea color observations by the SeaWiFS
satellite. We have shown that sea color anomalies (i. e. deviations of the normalized sea water
reflectances from the average reflectances for the chlorophyll concentration found by the
SeaWiFS algorithm) correspond to particular phytoplankton assemblages, dominated by
diatoms, nanoplankton (haptophytes), or by Cyanobacteria.
II BILAN SCIENTIFIQUE
GeP&CO repose sur la collecte de données de terrain à grande échelle, couvrant la
variabilité saisonnière et inter-régionale. Ces données de terrain doivent permettre de
comprendre la variabilité des peuplements de phytoplancton en fonction du forçage physique,
son influence sur la biogéochimie océanique, et elles doivent aussi permettre la recherche de
relations entre la couleur de l’océan et les types d’assemblages de phytoplancton dominants.
II.1. La base de données GeP&CO
Chacune des 12 campagnes GeP&CO a permis de réaliser environ 125 observations à
la surface de l’océan. Il s’agit de mesures de pigments du phytoplancton (chlorophylles et
caroténoides, auxquels il convient d’ajouter la phycoerythrine : voir ci-dessous), de
concentration en sels nutritifs, en carbonates, de température et de salinité. Elles comportaient
aussi des comptages de picoplancton par cytométrie en flux et des comptages et
identifications de coccolithophoridés. Enfin, pour le lien avec la couleur de l’océan,
l’absorption de lumière par le phytoplancton, ainsi que par la matière organique colorée
dissoute, et les réflectances océaniques (de jour uniquement) étaient mesurées.
Ces données couvrent le trajet maritime de France à la Nouvelle Calédonie chaque
trimestre de 1999 à 2002. Chaque observation comprend tous les paramètres ci-dessus, sauf
exceptions mentionnées. On peut se les procurer sur http://www.lodyc.jussieu.fr/gepco, et
elles sont en cours d’archivage à la base de données de JGOFS-France. Les spectres
d’absorption de lumière par le phytoplancton et ceux par la matière organique colorée
dissoute doivent encore être validés, et les comptages de coccolithophoridés sont en cours. On
dispose ainsi d’environ 1500 observations complètes et régulièrement réparties dans l’espace
et le temps sur le trajet maritime de GeP&CO, qui se prêtent bien à des études de variabilité
ou à la validation de modèles biogéochimiques comportant plusieurs phytoplancton. Une telle
base de données ne peut pas être constituée sans le recours à des navires d’opportunité, et
GeP&CO a fait la preuve que ce moyen n’est pas incompatible avec l’obtention de données de
qualité.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
61
II.2. Variabilité des peuplements de phytoplancton
L’introduction de groupes fonctionnels du phytoplancton dans les modèles
biogéochimiques sous entend généralement les coccolithophoridés (biocalcification), les
Trichodesmium (diazotrophie), les diatomées (fixation de silice), et le reste. Malgré leur
nombre, les campagnes GeP&CO n’ont pas permis d’échantillonner de blooms de
coccolithophoridés ni de Trichodesmium. Elles reflètent toutefois une variabilité importante,
qui correspond en général aux connaissances préalablement établies :
• les diatomées (fucoxanthine) ne sont vraiment abondantes que dans la partie Atlantique
nord du trajet GeP&CO, au printemps. On en trouve aussi en moindre abondance dans
cette région en hiver et en été, et épisodiquement, mais seulement en petites quantités,
dans le Pacifique équatorial.
• les Prochlorococcus sont présents partout sur le trajet GeP&CO, sauf dans l’Atlantique
nord au printemps.
• les cyanobactéries (zéaxanthine) sont surtout abondantes dans les eaux chaudes.
• des pigments comme la 19’HF (souvent considérée comme spécifique des
prymnésiophycées) sont omniprésents.
• lorsqu’on décrit chaque observation par l’ensemble des concentrations en pigments
accessoires, normalisées par rapport à la chlorophylle a totale, et qu’on établit une
classification de ces observations, on obtient des groupements qui sont très cohérents dans
l’espace et le temps (et qui correspondent donc à des conditions physico-chimiques
précises), mais qui "cohabitent" au niveau d’une région à un moment donné, peut-être du
fait de l’interpénétration des masses d’eau. L’analyse de chacun de ces groupes au moyen
du logiciel chemotaxonomique CHEMTAX devrait indiquer les réponses des principales
classes d’algues aux changements de conditions des masses d’eau.
II.3. la mesure de la phycoerythrine
La phycoerythrine est rarement mesurée, parce qu’elle n’est pas soluble dans les
solvants traditionnels que sont l’acétone ou le méthanol. Ceci est d’autant plus regrettable que
ce pigment a un spectre d’absorption décalé vers les grandes longueurs d’onde par rapport aux
autres pigments, et qu’il présente par là un potentiel pour la détection des algues qui le portent
(Synechococcus), et que d’autre part il est assimilé aux particules non algales dans la méthode
de mesure du spectre d’absorption de lumière par le phytoplancton. Toutes les observations
GeP&CO incluent une filtration d’eau de mer sur membrane Millipore HA, et ces membranes
ont ensuite été analysées en spectrofluorescence. Nous avons ainsi pu estimer la concentration
en phycoérythrine grâce à sa fluorescence spécifique, très distincte de celle des chlorophylles.
II.4. la télédétection des groupes d’algues.
Les différents groupes du phytoplancton sont caractérisés par des proportions
différentes de leurs pigments photosynthétiques, et donc par des spectres d’absorption
différents. Toutefois, la reconstruction de l’impact de la présence de ces groupes sur les
réflectances océaniques montre que cet impact est faible, et a peu de chances de permettre
leur télédétection. Nous avons procédé de manière inverse : disposant grâce à GeP&CO d’un
ensemble d’observations réalisées avec des méthodes identiques, très diversifié et
représentatif d’une grande partie des conditions océaniques existantes, nous avons cherché à
voir si les anomalies de la couleur de l’océan et les peuplements de phytoplancton (déduits
des pigments) se correspondaient. Environ 140 sur les 1500 observations GeP&CO étaient colocalisées avec des mesures SeaWiFS. Après avoir défini des anomalies de couleur de l’océan
indépendantes de la concentration en chlorophylle, nous avons mis en évidence que ces
anomalies étaient symptomatiques de la dominance des groupes de phytoplancton :
diatomées, haptophytes, Synechococcus ou Prochlorococcus. Une application de cette
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
62
méthode (que nous avons dénommée PHYSAT) à des cas connus permet aussi de caractériser
les Phaeocystis et les coccolithophoridés. Il reste bien entendu à préciser ces résultats qui ne
sont basés que sur quelques observations colocalisées, et à les comprendre, mais nous avons
montré que l’objectif d’identifier des groupes d’algues dans le signal de couleur de l’océan
était à portée, même avec un satellite aussi simple que SeaWiFS qui ne dispose que de 5
longueurs d’onde utiles.
Peuplements de phytoplancton en décembre 1998, d’après PHYSAT. Les diatomées, les
haptophytes, les Synechococcus, les Prochlorococcus et les coccolithophoridés apparaissent
en rouge, bleu, jaune, vert et gris, respectivement. Noter l’abondance des diatomées dans
l’Antarctique en été austral, et aussi dans le Pacifique équatorial (cette période correspond
à l’épisode La Niña de reprise de l’upwelling). (Travail de thèse de Séverine Alvain).
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2002
2003
2004
3
2.3
0.1
0.2
0.6
2.6
2.3
1
0.2
0.6
2.5
1.2
2
0.2
0.6
2005
(prévu)
1.5
0
2
0
0.5
Total
9.6
5.8
5.1
0.6
2.3
o Budget complémentaire
Origine
Régional
National*
2002
2003
15700
15840
(PROOF/CNRS) (PROOF/IRD)
19500
(TAOB/CNES)
2004
2005
(deman
dé)
0
0
Total
51040 €
Soutien campagne
Européen *
Autres *
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
63
(débuté en 1999, soit 1999 : 65000 € ; 2000 : 21000 € ; 2001 : 63000 €)
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2003
2004
2005
(demandé)
Total
120
(débuté en 1999, soit 1999 : 40 jours ; 2000 : 160 jours ; 2001 : 160 jours, +160 jours calval
couleur de l’océan)
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
Le service d’observation OISO a fourni l’occasion, à trois reprises de recueillir des
données de concentrations en pigments dans l’Océan Austral, dans le cadre de la validation
des satellites MERIS et POLDER. Ces observations complètent GeP&CO qui a peu
échantillonné les hautes latitudes.
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Grâce à un soutien financier de l’IRD, GeP&CO a pu bénéficier du travail de
Boping Han (Professeur à l’Université de Canton, Chine) pendant 3 x 3 mois sur les
pigments de la famille des phicobiliproteines, et de celui de Awa Niang (maître
assistante à l’Université de Dakar, soutenue aussi par le CNRS) pendant 4 x 4 mois,
sur la classification du phytoplancton basée sur ses pigments.
De plus, depuis mai 2003, un travail en commun avec le Dr Harry Higgins (CSIRO,
Australie) a été entrepris afin de traduire les concentrations en pigments mesurées pendant
les campagnes GeP&CO en termes de pourcentages de groupes du phytoplancton.
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
oui
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
non
o Liste des publications
Dandonneau, Y., P.-Y. Deschamps, J.-M. Nicolas, H. Loisel, J. Blanchot, Y. Montel, F. Thieuleux,
and G. Bécu 2004. Seasonal and interannual variability of ocean color and composition of
phytoplankton communities in the North Atlantic, Equatorial Pacific and South Pacific. Deep-Sea
Research part II 51: 303-318.
Dandonneau, Y., A. Vega, H. Loisel, Y. du Penhoat, and C. Menkes 2003. Oceanic Rossby waves
acting as a "hay rake" for ecosystem floating by-products. Science 302: 1548-1551.
Dandonneau, Y., Montel, Y., Blanchot, J., Giraudeau, J., and Neveux, J. Variability in phytoplankton
pigments, picoplankton, and coccolithophores along a 3-year long survey from the North Atlantic to
the Southwestern tropical Pacific : the GeP&CO experiment. Soumis à Deep-Sea Research part I.
Alvain, S., Moulin, C., Dandonneau, Y., Breon, F. M. Spectral signatures of phytoplankton
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
64
assemblages in case I waters from satellite and in-situ data. Soumis à Deep-Sea Research part I
o Liste des communications à des colloques internationaux
Dandonneau, Y. and B. Han 2002. Natural variability of optically active seawater constituents in the
south western Pacific Ocean. Proceedings of SPIE 4892: 368-376.
Alvain, S., Moulin, C., Dandonneau, Y., Loisel, H., and Breon, F. M.2004. Improved SeaWiFS
chlorophyll-a estimates using a species-dependent bio-optical model for case I waters (OC4SD). Ocean Optics meeting, Freemantle, Australie, octobre 2004.
Niang, A., Dandonneau, Y., Thiria, S., Higgins, H. W. 2004. A classification of phytoplancton
pigments assemblages from the Geochemistry, Phytoplankton and Color of the Ocean
worldwide sampling (GeP&CO, 1999-2002). Ocean Research Conference (ASLO-TOS),
Honolulu, février 2004.
Dandonneau, Y., Menkés, C. and Loisel, H. 2004. Non algal particles in excess may explain sea color
anomalies in subtropical gyres Rossby waves systems. Ocean Research Conference (ASLOTOS), Honolulu, février 2004.
Alvain, S., Moulin, C., Dandonneau, Y., Breon, F. M., 2004. Spectral signatures of phytoplankton
assemblages in case I waters from satellite and in-situ data. Ocean Research Conference
(ASLO-TOS), Honolulu, février 2004.
Niang, A., Dandonneau, Y ., Alvain, S., Blanchot, J., Giraudeau, J. and Moulin, C. 2003. Seasonal and
spatial variability of the phytoplankton composition inferred from photosynthetic pigments
inventories: preliminary results from the GeP&CO experiment. Ocean Science Meeting,
UNESCO, Paris, janvier 2003.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Séverine Alvain, P6, Couleur de l’océan et groupes fonctionnels du phytoplancton (oct
2002…)
Aymeric Chazottes, P6, variabilité des propriétés bio-optiques inhérentes de l’océan et
transfert radiatif (oct 2003….)
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
Les avis formulés par le CS PROOF ont été très constructifs et utiles, et l’intérêt porté au
projet par le CS a été un stimulant tout au long de l’expérience.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
65
KEOPS
I RESUMES
Résumé étendu
KEOPS a pour objectif de répondre à des questions non résolues par l’important travail mené
sous le couvert de Southern Ocean-JGOFS pendant la dernière décennie et par les cinq
expériences récentes de fertilisation artificielle réalisées dans l’Océan Austral. Cet océan joue
à l’heure actuelle un rôle majeur dans le cycle du carbone. Toutefois la pompe biologique y
est relativement inefficace, laissant ainsi inutilisé le plus grand réservoir de sels nutritifs de
l’océan superficiel. Les expériences de fertilisation artificielle ont clairement démontré la
limitation de la production primaire par le fer seul ou en combinaison avec l’acide silicique
voire la lumière. Toutefois l’interaction complexe entre les différents processus et leur impact
sur la structure des communautés planctoniques est encore largement méconnue. La question
de l’exportation du carbone d’un point de vue qualitatif et quantitatif est encore ouverte. De
plus, l’efficacité du stockage du carbone par fertilisation artificielle à grande échelle a été
proposée sans que les expériences méso-échelles ne permettent à une exportation de carbone
consécutive à l’ensemencement. De même les effets secondaires d’une telle manipulation
restent inconnus. KEOPS a pour objectifs d’apporter des réponses à ces questions en
comparant une zone de l’océan austral naturellement riche en chlorophylle, le plateau de
Kerguelen, à l’océan environnant, pauvre en chlorophylle.
La campagne KEOPS-OISO s’est déroulé en Janvier Février 2005 à bord du N/O Marion
Dufresne où 35 participants français et 13 participants étrangers avaient pris place. 34 stations
réparties à l’intérieur et à l’extérieur du plateau ont été échantillonnées. La basse atmosphère,
la colonne d’eau et le sédiment superficiel ont été étudiés. Trois mouillages équipés de pièges
à particules ont été déployés, ainsi que deux lignes équipées de courantomètres ADCP. Ils
seront récupérés dans les douze mois suivant la campagne.
L’analyse préliminaire des mesures réalisées à bord ainsi que le succès des échantillonnages
et études de processus montrent que les objectifs fixés devraient être atteints. Nous devrions
démontrer que le bloom de Kerguelen est bien dû à une fertilisation par le fer et être capable
d’identifier le mécanisme principal qui transporte le fer vers la couche de surface. En utilisant
la comparaison entre les deux environnements très contrastés nous devrions être capable de
quantifier l’impact de la fertilisation sur les flux de gaz, l’utilisation différenciée des
nutriments, l’exportation de carbone et des autres éléments biogènes en dessous de la couche
mélangée hivernale et atteignant le sédiment. Ces résultats seront mis en relation avec la
structure des communautés autotrophes et hétérotrophes qui ont été étudiées en détail. Une
attention particulière va être portée à la comparaison des résultats de KEOPS avec ceux des
fertilisations artificielles. Les études de processus menées à bord (OBEX) vont fournir de
nouveaux résultats sur la minéralisation, la spéciation ou les phototransformations des
éléments majeurs incluant le fer. Ils devraient fournir de nouvelles hiérarchies et
paramétrisations pour les modèles biogéochimiques.
Extended abstract
The objectives of KEOPS are to answer unresolved questions that result from the extensive
work done under the umbrella of SO-JGOFS during the last decade and from the five recent
small scale iron fertilisation experiments carried out in the Southern ocean. It has been shown
that the Southern Ocean plays a major role in the contemporary global carbon cycle.
However, the biological pump is relatively unefficient in the Southern Ocean leading to the
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
66
largest reservoir of unused nutrients in the surface water of the global ocean. In situ iron
fertilisation clearly demonstrated the limitation of primary production by iron and/or by silicic
acid as well as light. However, several important questions remain an issue of debate. What is
the interplay between the structure of the phytoplankton community and the various
autotrophic processes? Which pathway is the most efficient for carbon export? In addition
large scale iron fertilisation of the ocean has been proposed as a valuable approach for
artificial carbon storage in the ocean but the enhancement of the export of carbon in deep
water following mesoscale artificial iron fertilisation has not been clearly demonstrated yet.
Furthermore, potential feedbacks are still unknown. KEOPS aims to gain insight into these
major questions by comparing biogeochemical processes in the large natural bloom occurring
yearly at the Kerguelen Plateau and the surrounding, low chlorophyll, waters.
The KEOPS-OISO cruise took place in January-February 2005 on board the R/V Marion
Dufresne. 35 French and 13 foreign scientists participated in the cruise. 34 stations, inside and
outside Kerguelen plateau were visited. The lower atmosphere, the water column, and the
surface sediment were sampled. 3 sediment trap moorings and two ADCP-current meter
moorings were deployed and will be recovered in the coming year.
The preliminary analysis of the measurements performed during the cruise already show that
most of the objectives of KEOPS will be reached.
We should be able to demonstrate that the bloom is largely driven by iron inputs and
furthermore to identify the major mechanism of the upward transfer of iron, from deep waters
to the surface layer.
Using the comparison between these contrasting environments we should be able to quantify
1) the impact of iron fertilization on the flux of gases, 2) the difference in nutrient utilization,
3) the flux of carbon and other biogenic elements exported below the depth of the winter
mixed layer and reaching the sediment. These results will be linked to the structure of the
autotrophic and heterotrophic community which has been investigated in details. Special
attention will be paid to the comparison of KEOPS findings and results from the previous five
artificial iron fertilisation experiments. Process studies carried out during the on board
experiments (OBEX) will provide new results on the mineralisation, speciation, and
phototransformation of major elements including iron. They should provide new
hierarchisation and parametrisation of the processes for biogeochemical models.
II BILAN SCIENTIFIQUE
Ces lignes étant écrites alors que la campagne vient de se terminer et il est donc prématuré de
vouloir présenter les résultats scientifiques majeurs de KEOPS. Toutefois des perspectives
prometteuses de travail peuvent être dégagées.
La stratégie d’échantillonnage a été optimisée en mer grâce à l’obtention en temps réel des
images composites des satellites MODIS et MERIS fournies par la société ACRI. Elles ont
permis de positionner les stations et les radiales de façon à obtenir les situations les plus
contrastées possible en terme d’activité biologique (figure a). La collaboration avec l’équipe
du programme d’observation OISO (N. Metzl) a permis de montrer que la floraison du plateau
de Kerguelen induit un profond puits de CO2. (figure b)
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
67
Etendue spatiale du bloom du plateau de Kerguelen observée à partir des satellites MODIS et MERIS (a) lors de
la campagne KEOPS dont le trajet et les stations sont superposées en blanc. L’activité biologique induisait un
important puits de CO2 au cœur du bloom (b) alors que les eaux environnantes étaient une source nette pour
l’atmosphère.
Les premières analyses de fer réalisées à bord montrent que la couche de surface est
appauvrie en fer aussi bien sur le plateau que dans la zone HNLC, mais que la profondeur et
la pente de la fericline étaient radicalement différentes entre les eaux du plateau et les eaux
environnantes. Une source de fer existe bien en profondeur, qui alimente le plateau. La
réalisation de deux séries temporelles de mesures hydrologiques et courantométriques va
permettre de tester l’hypothèse selon laquelle l’activation du mélange vertical est liée à la
présence d’ondes interne de marée qui permettrait l’alimentation de la couche de surface en
fer et autres nutriments. D’autre part les traceurs géochimiques devraient aussi apporter leur
contribution sur ce sujet. L’étude du sédiment de surface devrait permettre de quantifier la
contribution de cette source potentielle en tant que source de fer pour l’eau profonde.
La biomasse accumulée sur le plateau est énorme par comparaison à la zone HNLC
puisque des concentrations de 1 à 4 µg L-1 de chlorophylle ont été mesurées et sur des
épaisseurs dépassant parfois les 100m. Cette biomasse était très largement constituée par des
grandes diatomées associées en chaîne de plusieurs centimètres. La matière particulaire
semblait aussi exportée rapidement sous la couche de surface voir jusqu’au sédiment à 520 m.
En est-il de même du carbone, ce qui transformerait le puits de CO2 en puits de carbone ? Les
approches croisées entre discipline mises en œuvre pour quantifier l’exportation devraient
permettre de répondre à cette question essentielle dans le cadre de la comparaison avec les
fertilisations artificielles. Une différence majeure avec ces expériences semble être la très
faible production de DMS à l’intérieur du bloom.
Une attention particulière va aussi être porté au rapport de consommation des nitrates
et de l’acide silicique. En effet contrairement à ce qui a pu être prédit à partir d’expériences en
culture ou des fertilisations artificielle nous n’avons pas observé de diminution massive du
stock de nitrate à l’intérieur du bloom ; en revanche des quantités très importantes
d’ammonium ont été mesurées.
Les études de processus menées à bord sur les compartiments autotrophes et
hétérotrophes de l’écosystème, devraient fournir des paramétrisations pour les processus
d’assimilation et de régénération du carbone et des éléments nutritif (N, Si, Fe). L’importance
des photo-transformations du fer et du carbone a aussi été étudiée.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
68
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
2003
16.1
5.4
7
2
2005
(prévu)
16.1
5.4
7
2
4.4
4.4
2003
2004
2005
(demandé)
60
90
21.5 INSU
150 IPEV
90.4
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2004
Total
o Budget complémentaire
Origine
2002
Régional
National*
Soutien campagne
Européen *
Autres
FAST collaboration
franco australienne
Total
13.5
(dont 7.83 en
2005)
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
Marion Dufresne
Marion Dufresne
2002
2003
2004
2005
(demandé)
25 réalisés
sur zone
2 demandés
Total
25
2
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
L’élaboration des objectifs et de la stratégie KEOPS s’est, pour une part, appuyée sur les
données du service d’observation OISO. Le groupe OISO a également activement participé à
la campagne KEOPS en y assurant la mesure en continu du pCO2 surface et en réalisant la
mesure de concentration en carbone inorganique dissous et en alcalinité. Les données de
OISO vont également permettre de replacer KEOPS dans le contexte de la variabilité interannuelle.
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
69
Le projet KEOPS a le label SOLAS et est reconnu comme une opération pré-GEOTRACES
par le planning committee de GEOTRACES (PI, R.F. Anderson)
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Le projet KEOPS a permis de développer des collaborations directes avec l’Australie (ACE
CRC et CSIRO), les Pays Bas (NIOZ) et la Belgique (VUB).
Dans le cas de l’Australie, la collaboration a fait l’objet d’un programme d’action intégré
FAST du ministère des affaires étrangères et également d’une bourse post doctorale Marie
Curie au sein du LOB pour une chercheuse australienne (L. Armand : « DIATRACK :
Functional diversity in marine biogeochemistry – a combined approach using fluorescent and
isotopic tracers for the quantification of silica deposition by individual diatom cells »). Cette
collaboration est appelée à se poursuivre lors d’une future campagne australienne dans
l’Océan Austral en janvier 2007 pour laquelle un appel à proposition a été lancé au sein de la
communauté KEOPS.
La collaboration avec le NIOZ doit également se poursuivre dans le contexte de futures
actions menées notamment sous le label GEOTRACES lors de l’année polaire internationale.
La collaboration avec la Belgique fait l’objet d’une thèse en cotutelle entre le LOB et la VUB
(thèse de S. Jacquet : « Minéralisation de la matière organique exportée en zone
mésopélagique »).
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
o Liste des publications
o Liste des communications à des colloques internationaux
What can we learn from natural iron fertilization of the ocean ? Blain S., B. Quéguiner, C.
Jeandel and Y. Park International Conference « the ocean in a high CO2 word » Paris 10-12
mai 2004.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Jacquet Stéphanie, Co-tutelle Université libre de Bruxelles, Université de la Méditerranée,
Marseille) . Minéralisation de la matière organique exportée en zone mésopélagique.
Lami Raphael, Université de Paris VI, Structuration et fonctionnement des communautés
picoplanctoniques marines
Mosseri Julie (Université de la Méditerranée, Marseille) Processus de contrôle de la structure
des communautés autotrophes et cycles biogéochimiques dans l’océan superficiel.
Venchiautti Célia.(Université Paul Sabatier, Toulouse) Comprendre la fertilisation naturelle
du panache des îles Kerguelen à l’aide d’éléments en traces et isotopes.
Vong Lilita (Université de la Méditerranée, Marseille) Biogéochimie des ligands organiques
de type tetrapyrole dans l’océan. Conséquences sur le cycle du fer.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
70
Wagener Thibaut (Université de la Méditerranée, Marseille) Caractérisation physique et
chimique de l'aérosol en milieu marin ouvert et côtier : impact anthropique et naturel.
Conséquences pour l'écosystème marin.
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
La Recherche : l’actualité des sciences 2004.
Journal du CNRS : « le fer, le carbone et les humeurs des planctons » janvier 2005 (180), 36.
Science et Avenir, « prévoir comment vont réagir les océans au réchauffement » Janvier 2005,
112-113.
Grand seminaires de l’Observatoire de Midi Pyrenées : »océanographes, ces marins de la
sciences. Opération KEOPS. 5 Avril 2005. C. Jeandel.
Site web de l’IPEV, rubrique « carnet de bord » + « point sciences » pendant la durée de la
campagne
Site web de l’INSU : « à la une » février 2005.
Des correspondances avec des écoles primaires et secondaires ont eu lieu en France et aux
Pays Bas.
IV REMARQUE
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
La difficulté majeure dans la préparation de KEOPS vient des reports successifs de la
campagne. Suite à l’acceptation et au financement par PROOF et à l’avis positif de la
commission OPCB en 2003, la campagne n’a cependant pas été programmée par l’IPEV en
janvier-février 2004 pour des raisons budgétaires.
L’IPEV a ensuite programmé la campagne KEOPS en janvier-février 2005, mais le
départ a du être différé de deux semaines suite à l’accident du Marion Dufresne.
L’ensemble de ces difficultés a eu des implications financières mais aussi scientifiques
puisque suite au premier report un certain nombre de collègues étrangers ont du se désister.
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
Positif.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
71
MELISSA
I RESUMES
Résumé étendu
MELISSA 2004 avait pour objectif de mieux comprendre les relations de causalité entre les
contraintes chimiques et le fonctionnement de la chaîne trophique. Il était proposé d’intégrer
les apports de nutriments et leur impact dans la couche euphotique et les évolutions
concomitantes du système trophique (impact d’une limitation chimique donnée sur la
dynamique phytoplanctonique). Dans la mesure où les évolutions environnementales, en
particulier les perturbations anthropiques, sont susceptibles d’influencer les rapports C:N:P:Si
ainsi que l’abondance de fer dissous, les mesures MELISSA, complétées par les séries
temporelles DYFAMED, avaient pour objectif d’évaluer l’impact d’événements (e.g., un
événement atmosphérique enrichi en nutriments) sur la dynamique phytoplanctonique et les
processus d’assimilation, selon les configurations saisonnières.
Les flux atmosphériques de N, P, Si et Fe ont été caractérisés et quantifiés, avec leur
variabilité temporelle. Les cinétiques de solubilisation ont été étudiées.
La succession saisonnière des concentrations de nutriments a été mesurée dans les eaux de
surface. Les profils verticaux ont été mesurés dans la colonne d’eau au site DYFAMED afin
d’évaluer la distribution des stocks dissous minéraux et organiques de N, P, Si, Fe et C.
Outre les données mensuelles de acquises par le SO DYFAMED (biomasses
phytoplanctoniques totale et spécifiques et production primaire), les productions nouvelle et
régénérée ont été mesurées.
La fixation biologique de N2 a été mise en évidence en relation avec la quantification des flux
d’autres nutriments, en particulier P et Fe.
En dehors de mener à leur terme les objectifs ci-dessus, MELISSA 2005 propose de i) étudier
le rôle des bactéries dans la réponse marine aux apports externes ; ii) mener des expériences
de fertilisation in situ (enceintes incubées au site DYFAMED).
Résultats : voir en II.
Extended abstract
MELISSA 2004 aimed to better understand causal relationships between chemical constraints
and the functioning of the trophic chain. It was proposed to integrate nutrient inputs and their
availability in the euphotic zone and concomitant evolutions of the trophic system (impact of
a given chemical limitation on planktonic dynamics). Insofar as environmental evolutions, in
particular anthropogenic perturbations, are likely to influence the C:N:P:Si ratios and the
abundance of dissolved iron, the MELISSA measurements, completed by the DYFAMED
time-series, aimed to estimate the impact of events (e.g., a nutrient-enriched atmospheric
event) on phytoplankton dynamics and assimilation processes, according to seasonal
situations.
Atmospheric fluxes of N, P, Si and Fe were characterised and quantified, with their temporal
variability. Solubilisation kinetics were studied.
The seasonal succession of nutrient concentrations were measured in surface waters. Vertical
profiles were measured in the water column at the DYFAMED site to assess the distribution
of dissolved mineral and organic stocks of N, P, Si, Fe and C.
In addition to monthly data from the SO DYFAMED (total and specific phytoplanktonic
biomasses and primary production), new and regenerated production were measured.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
72
Biological fixation of N2 was evidenced in relation with the quantification of other nutrient
fluxes, in particular P and Fe.
In addition to achieving the above objectives, MELISSA 2005 plans i) to study the role of
bacteria in the marine response to external inputs ; ii) to carry out in situ fertilisation
experiments (incubation of apparatuses at the DYFAMED site).
Results: see II
III BILAN SCIENTIFIQUE
Dissolution de l'aérosol naturel : pour beaucoup d’éléments, on observe une fraction
très labile à côté d'une fraction plutôt réfractaire à la dissolution. La Figure 1 représente la
façon dont le fer et le phosphore se dissolvent lorsqu'on met de l'aérosol atmosphérique
naturel au contact successif de solutions au pH de plus en plus acide.
% dissolution Fe
% dissolution
Anthropique
Mixte
10
Crustal
8
6
4
2
0
pH5 pH5 pH5 pH3 pH3 pH3 pH1 pH1 pH1
-1
-2 -3 -1
-2 -3 -1
-2 -3
% dissolution
60
50
40
% dissolution P
Anthropique
Mixte
Crustal
30
20
10
0
pH5 pH5 pH5 pH3 pH3 pH3 pH1 pH1 pH1
-1 -2 -3 -1 -2 -3 -1 -2 -3
Figure 1 : Pourcentage de dissolution élémentaire dans 3 types d'aérosols différents prélevés au Cap Ferrat selon
leur caractère anthropique, crustal ou mélangé. On a fait figurer ici les résultats de 9 expériences de dissolution
successives sur le même aérosol, pour le fer et le phosphore. Ces dissolutions sont opérées par séries de 3 pH
identiques et en ordre décroissant d'une série à l'autre. Les 3 premières (pH 5-1, pH 5-2 et pH 5-3) sont des
dissolution par une solution acide de pH 5, les 3 suivantes (pH 3-x) par des solutions à pH 3 et enfin, les 3
dernières par des solutions à pH 1. On peut constater que tout ce qui doit se dissoudre l'a fait au cours des deux
premières expériences à pH 5.
Figure 1: % of elemental dissolution in 3 types of aerosols sampled at Cap Ferrat, according to their character
(anthropogenic, crustal or mixed). Here are the results of 9 successive dissolution experiments on the same
aerosol, for iron and phosphorus. Dissolutions are carried out by series of 3 identical pH values and in decreasing
order from a series to another. All the material likely to be dissolved was dissolved at pH 5.
Ce type d'expérience apporte beaucoup d'informations sur les processus de
solubilisation de l'aérosol naturel, que l'on peut mettre en regard d'expériences sur des
aérosols proches des zones sources où on constate une solubilité très différente. Dans la
couche marine de surface, les aérosols relarguent de l’azote et du phosphore sous des formes
dissoutes bioassimilables : NO3-, NH4+ et PO43-. La totalité des nitrates est libérée au bout de 7
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
73
heures, mais il faut plus de temps pour que la libération du phosphore sous forme phosphate
se stabilise.
Ces résultats préliminaires ont pour vocation d’amorcer la modélisation des processus
de mise en solution des éléments dans l’atmosphère et dans la couche marine de surface.
L’étude des apports atmosphériques 2004 d’azote, de P et de Si, avec la prise en compte des
séries temporelles du Cap Ferrat, et en regard avec les stocks marins, a permis de mieux
comprendre l’impact théorique de ces apports sur la dynamique phytoplanctonique au site
DYFAMED : les flux atmosphériques de N sont trop abondants pour que cet élément puisse
contrôler une production biologique stimulée par les apports atmosphériques. Il est confirmé
que c’est généralement P qui contrôle la réponse biologique aux apports atmosphériques
significatifs. Toutefois, certains épisodes pluvieux s’avèrent appauvris en Si par rapport au
phosphore, compte tenu des rapports de Redfield. Ceci suggère la possibilité d’un contrôle
secondaire, épisodique, de la réponse phytoplanctonique aux apports atmosphériques par Si.
Pour Fe, les apports atmosphériques et les concentrations dans la colonne d’eau (8
profondeurs entre 0 et 40 m) ont montré que la signature d’un événement saharien majeur
était toujours observable après 12 jours, l’événement ayant eu lieu en hiver, avant la
stratification de la colonne d’eau. Pendant les 10 mois de mesure, dans les 40 premiers mètres
de la colonne d’eau, les concentrations en fer dissous se situaient entre 0,19 et 1,04 nM.
Diazotrophie : les premiers résultats indiquent clairement l’occurrence de ce processus en
Méditerranée occidentale (Figure 2a).
-1
Fixation N2 nmoles.l .12h
2.0
4.0
-1
Assimil NO3 nmoles.l .12h
0
6.0
0
0
20
20
Profondeur (m)
Profondeur (m)
0.0
-1
40
60
80
100
Janvier
Février
Avril
Mai
Juin
400
40
60
80
100
a
200
-1
Janvier
Février
Avril
Mai
Juin
b
Figure 2 : Profils verticaux de fixation d’azote et d’absorption de nitrate obtenus en Méditerranée (site
DYFAMED).
Figure 2: Vertical profiles of N2 fixation and nitrate absorption in the Mediterranean Sea (DYFAMED site).
Les taux mesurés en hiver sont faibles (environ 1 nmole.l-1.j-1) et très inférieurs à
l’absorption du nitrate (Figure 2b). En période printanière, favorable à la production primaire,
la fixation d’azote augmente mais reste toujours très inférieure à l’absorption du nitrate qui
reste le substrat azoté principal pour la croissance du phytoplancton. Par contre, en début de
période estivale, alors que l’absorption du nitrate diminue de manière drastique, la fixation
d’azote se maintient et représente alors près de 50% de la production dite nouvelle. Il est
donc raisonnable de penser que la diazotrophie est un processus présent en Méditerranée qui
peut être activé par des apports atmosphériques riches en phosphore.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
74
Malgré les faibles taux de fixation d’azote mesurés pendant la majeure partie du cycle annuel,
la permanence de ce processus confirme son importance pour le bilans d’azote et de carbone
dans un environnement méditerranéen oligotrophe.
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
2003
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
1,50
1,05
0,5
1,5
0
o Budget complémentaire
Origine
2004
2005
(prévu)
1,45
1,25
0
1,05
0
Total
2,95
2,30
0,5
2,55
0
Aucun
2002
2003
Régional
National*
Soutien campagne
Européen *
2004
2005
(demandé)
CHARMAD
(post-doc V.
Jones)
CHARMAD
(post-doc V.
Jones)
Total
1
Autres *
o
détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2003
2004
12
2005
Total
(demandé)
2
14
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ? Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
MELISSA s’est régulièrement appuyé sur le SO DYFAMED. Les campagnes MELISSA se
sont toujours déroulées immédiatement avant ou après les sorties SO DYFAMED. L’avantage
substantiel était, pour MELISSA, de bénéficier de certaines mesures récurrentes provenant du
SO DYFAMED (e.g. production primaire, de biomasse phytoplanctonique et de
concentrations de sels nutritifs). Ce point était particulièrement intéressant pour MELISSA
compte tenu des moyens limités.
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
Non
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
75
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Démarrer, non, mais développer (coll. Avec Dan Repeta dans la cadre du projet
post-doctoral CHARMAD (Marie Curie) de Vera Jones
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
Non
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
Actuellement, seuls les fichiers CTD sont sur la BD. Mais pratiquement tout le reste
étant disponible, je m’engage à ce que toutes les données 2004 soient transférées sur la
BD au cours du mois d’avril, excepté les données de matière organique dissoute
(analyses encore en cours).
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
Non
o Liste des publications
Bartoli, G., Migon, C. & Losno, R. Atmospheric input of dissolved inorganic phosphorus and silicon to the
coastal northwestern Mediterranean Sea: fluxes, variability and possible impact on phytoplankton dynamics.
Accepté à Deep-Sea Research I.
o Liste des communications à des colloques internationaux
Jones, V., Collins, M.J., Penkman, K.E.H., Gogou, A., Migon, C. & Repeta, D.J. (2005) The microbial
contribution to the dissolved organic matter pool as revealed from amino acid enantiomer analysis. ASLO
Aquatic Sciences Meeting, Salt Lake City, (Utah, USA), février 2005.
Migon, C. (2004) Presentation of the interdisciplinary operation MELISSA (French national programme
PROOF). 37ème Congrès de la CIESM, Barcelone (Espagne), juin 2004, 224.
Migon, C., Bartoli, G. & Sandroni, V. (2004) Atmospheric inputs of dissolved inorganic phosphorus and silicium
to NW Mediterranean oligotrophic coastal waters: theoretical impact on phytoplankton dynamics. 37ème
Congrès de la CIESM, Barcelone (Espagne), juin 2004, 225.
Sandroni, V., Raimbault. P., Garcia, N. Gouze, E. & Migon, C. (2005) Importance of diazotrophy and dry
atmospheric inputs of nitrogen in nutrient budget of the western Mediterranean Sea. ASLO Meeting, SaintJacques de Compostelle (Espagne), juin 2005.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Sophie Bonnet (UPMC)
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
Aucun problème particulier en dehors des difficultés budgétaires
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
76
OCEVAR
I RESUMES
Résumé étendu
Dans le cadre du projet OCEVAR, nous nous proposons d'étudier, à l'échelle globale
et au moyen de la modélisation, les réponses de la biogéochimie marine à la variabilité
climatique longue. Par variabilité climatique longue, nous entendons la variabilité grande
échelle sur des échelles temporelles incluant les changements futurs géochimiques et
climatiques et les problématiques paleocéanographiques. Les grandes questions scientifiques
auxquelles nous cherchons à apporter des réponses sont :
(1) Aux échelles de temps considérées, quelles seront les réponses de la biogéochimie
marine, en particulier des cycles du carbone et du soufre ?
(2) Quels sont les processus géochimiques et biologiques les plus sensibles et les plus
importants ?
Une troisième question sera éventuellement abordée si cela s'avère possible (problèmes des
incertitudes liées à la modélisation) :
(3) A quelles échéances et par quelles observations un changement global futur sera-til détectable dans l'océan ?
Ce projet repose essentiellement sur l'utilisation de la modélisation globale de la
biogéochimie marine incluant les sédiments superficiels pour répondre aux questions citées
ci-dessus.
Le travail prévu au cours de l'année 2003 visait essentiellement à mettre en place les outils
de modélisation nécessaires aux études de la variabilité longue proprement dite : inclusion de
la boucle microbienne, modèle de particules et modèle pronostique du DMS. Le projet
OCEVAR prévoyait un couplage effectif d'un modèle diagénétique avec le modèle
biogéochimique PISCES à la fin de l'année 2003, objectif qui n'a pu être tenu.
Dans le courant 2004, le développement du modèle diagénétique a donc été poursuivi et
achevé. Parallèlement à cela, le travail s'est porté sur deux chantiers principaux. Tout d'abord,
l'impact radiatif du DMS a été estimé dans le contexte d'un doublement de CO2 faisant
apparaître une faible modification à l'échelle globale (-0.05 W.m-2) avec toutefois de fortes
hétérogénéités régionales, par exemple -1.5 W.m-2 dans l'océan austral en moyenne. Dans
une deuxième étude, l'outil de modélisation a été utilisé pour analyser les expériences in situ
de fertilisation par le fer et d'en estimer la pertinence comme moyen de mitigation de
l'augmentation du CO2 dans l'atmosphère. La conclusion principale est que la fertilisation
artificielle de l'océan ne peut être considérée comme un moyen efficace de séquestration du
CO2 anthropique. Enfin, les premières simulations utilisant les derniers résultats du nouveau
modèle couplé de l'IPSL ont été lancées sur les super-calculateurs et devraient être
disponibles au tout début de l'année 2005.
Le projet OCEVAR doit s'achever à la fin de l'année 2005.
Extended abstract
In the OCEVAR project, we propose to study, on the global scale and with the help of
models, the response of marine biogeochemistry to the long-term variability. By long-term
variability, we mean the large-scale variability on timescales including future climate change
or paleoclimatic topics. The main questions we would like to adress are :
1. On the considered time-scales, what is the response of the ocean biogeochemistry, and
more specifically of the carbon and DMS cycles?
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
77
2. Which geochemical and biological processes are the most sensitive to future or past
climate change?
A third question will be eventually adressed if the model is enough robust:
3. When and where will a future change in ocean biogeochemistry be detectable?
This project is mostly based on the use of different global models of the marine
biogeochemistry, including the superficial sediments.
In 2003, most of the work focused on the set-up of the different models that will be used in
the rest of the project to study the long-term variability: parameterization of the microbial
loop, description of the particles in the water column and a prognostic model of DMS.
Initially, the embedding of a diagenetic model in PISCES was planned by the end of 2003.
However, this objective has not been achieved.
In 2004, the development of this sedimentary model has been continued and finished. In
parallel, two main studies have been initiated. First, the radiative impact of DMS has been
estimated in the context of a doubling of atmospheric CO2. On the global scale, the net effect
is very small, about -0.05 W.m-2. However, the results display large regional heterogenities,
with a maximum impact, -1.5 W.m-2 on average, in the Southern Ocean. In a second study,
the models have been used to investigate the main results of the in-situ experiments of iron
fertilization. Furthermore, the efficiency of a massive long-term iron fertilization of the whole
ocean as a means to mitigate atmospheric CO2 has been evaluated. The main conclusion from
this work is that iron fertilization is not by far a cure to the rise in atmospheric CO2 due to
fossil fuel emissions. Finally, the first simulations using output from the new coupled system
of IPSL have been launched on the supercomputers and will be available by the beginning of
year 2005.
The OCEVAR project is planned to end in 2005.
II BILAN SCIENTIFIQUE
Une partie importante du projet OCEVAR s'attachait à mettre en place les outils de
modélisation nécessaires à l'étude des effets de la variabilité climatique longue sur la
biogéochimie marine. Ces développements s'articulaient autour de trois points essentiels :
(1)la zone euphotique : le modèle d'écosystème choisi est le modèle PISCES. Différentes
améliorations ont été introduites dans le schéma d'origine. Tout d'abord, une description
explicite du cycle de l'azote a été ajoutée permettant ainsi de distinguer production
nouvelle et production régénérée. Ensuite, la boucle bactérienne était initialement
représentée de façon implicite. Ceci a été modifié pour une représentation explicite des
bactéries et des processus de dégradation de la matière organique dissoute. Enfin, PISCES
avait à l'origine une paramétrisation diagnostique du cycle du DMS. Cette paramétrisation
a été modifiée pour une description pronostique.
(2)La colonne d'eau : A l'origine, le modèle PISCES représentait l'export par deux classes de
particules discrètes se distinguant par leurs tailles. Ceci a été remplacé par le modèle de
Kriest et Evans (1999) qui repose sur une distribution continue de la taille des particules
moyennant des hypothèses fortes sur le spectre de taille. Parallèlement à cela, un effort
important a été porté sur la représentation des processus affectant le devenir de la matière
organique dans la colonne d'eau : broûtage par le zooplancton (ex: flux-feeders),
désaggrégation physique, ... Les résultats de ce travail montrent que seuls les modèles
représentant la dynamique des particules mais aussi l'effet ballast (effets de la calcite, de la
silice biogénique et des particules lithogéniques) sont à même de reproduire correctement
l'export dans la colonne d'eau à l'échelle globale. Un article est en cours de rédaction sur ce
sujet et devrait être soumis avant fin 2005 (Gehlen et al, en préparation).
(3)Modèle diagénétique : Le projet OCEVAR prévoyait un couplage effectif du modèle
sédimentaire HAMOCC2s dans PISCES à la fin de l'année 2003. Tel n'a finalement pas été
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
78
le cas. Les raisons de ce retard sont de deux ordres. Tout d'abord, d'un point de vue
technique, il a été nécessaire de recoder intégralement le modèle ce qui n'était pas prévu
initialement. Ensuite, il est apparu que certains processus n'étaient pas représentés de
manière optimale. Ainsi, il manquait la représentation des processus anoxiques de
dégradation de la matière organique. En 2004, le travail sur le module sédimentaire s'est
poursuivi. Tout d'abord, les paramétrisations ont été affinées. Un travail d'étude du modèle
sédimentaire complet a ensuite été mené sans couplage avec PISCES. Puis au cours de l'été
2004, le modèle sédimentaire a été effectivement couplé à PISCES. Les premiers tests
longs sont en cours de réalisation. Un article est là-encore en cours de rédaction et devrait
être soumis avant la fin de l'année 2005 (Gehlen et al., en préparation).
Une fois les outils mis en place et validés, leur utilisation pour des études sur la variabilité
climatique longue a pu débutée à partir de la fin 2003-début 2004.
Impact radiatif du DMS dans le cadre d'un changement climatique
Une étude sur l'impact potentiel des changements de flux océaniques de DMS sur le bilan
radiatif de la terre a été réalisée dans le contexte d'un doublement de CO2. Les changements
de flux océaniques de DMS ont été prédits en utilisant les résultats d'une simulation couplée
océan-atmosphère de l'IPSL. Ceux-ci ont ensuite été prescrits en entrée du modèle
atmosphérique du cycle du soufre LMDZT-soufre. A 2xCO2, notre modèle simule une faible
augmentation du flux global de DMS (+3%) vers l'atmosphère, avec cependant de larges
hétérogénéité spatiale (de -15% à +30% en moyenne zonale). La perturbation radiative liées
aux changements des flux de DMS est donc logiquement marginale, estimée à -0.05 W.m-2.
Néanmoins, là également, il y a de fortes variations régionales et temporelles, puisque la
perturbation peut atteindre -1.5 W.m-2 en été entre 40°S et 50°S, ce qui peut affecter
significativement le climat de l'océan austral. En effet, dans cette région, l'impact radiatif dû
au DMS peut en partie atténuer le forçage radiatif lié à l'augmentation du CO2 dans
l'atmosphère. Ce dernier est estimé entre +2.5 et +3 W.m-2 pour un doublement de CO2.
Fertilisation artificielle de l'océan par le fer
Nous avons entrepris une étude sur cette problématique au début de l'année 2004 avec le
modèle PISCES. Ce travail n'apparaissait que comme un axe mineur du projet initial
OCEVAR. Toutefois, il nous est apparu pertinent d'en accroître l'importance. En effet, cela a
permis de tester la robustesse des paramétrisations adoptées dans un cadre de fortes
perturbations, ici, anthropiques. Ensuite, cette fertilisation nous semble s'inscrire dans le cadre
d'une perturbation à longue échelle de temps et d'espace du système naturel.
Dans une première étape, des fertilisations très localisées ont été simulées (injection de fer
à l'échelle de la maille du modèle). L'objectif de cette première étape était d'une part de
vérifier le comportement du modèle, mais aussi d'analyser la représentativité des sites choisis
pour les expériences in situ réalisées à ce jour. A part dans le Pacifique subarctique, le modèle
parvient à reproduire les grandes caractéristiques de la réponse biologique observée lors des
injections de fer in situ. Dans le Pacifique équatorial et l'océan austral, le facteur contrôlant
principalement l'amplitude de la réponse est la profondeur de la couche mélangée (c'est-à-dire
la limitation par la lumière). Néanmoins, d'autres facteurs modulent la réponse, quoique
moins nettement : les concentrations initiales des silicates, le zooplancton, ...
Après cette première étape, la fertilisation a été étendue dans le modèle à tout l'océan
mondial sur une durée de cinquante ans en prescrivant les émissions de CO2 vers l'atmosphère
selon un scénario de l'IPCC. L'efficacité prédite de cette injection comme moyen de
mitigation est très modeste puisque la réduction simulée du CO2 atmosphérique est inférieure
à 20 ppm. Il en résulte de cette étude que la fertilisation par le fer ne peut pas être considérée
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
79
comme un moyen efficace de mitigation. Un article est en cours de préparation et devrait être
soumis courant avril 2005 (Aumont et Bopp, en préparation).
Sensibilité au changement climatique anthropique
Pour l’année 2004, nous avions prévu de mener des expériences de sensibilité au
changement climatique en utilisant le modèle PISCES et la nouvelle version du modèle
couplé de l’IPSL IPSL-CM4. Les simulations climatiques avec IPSL-CM4 ayant pris un peu
de retard, nous n’avons pu lancer les premières simulations « biogéochimiques » utilisant les
sorties dynamiques du modèle couplé que très récemment. Une première expérience 1xCO2
► 4xCO2 est en cours. Les analyses de cette expérience permettront d’affiner nos estimations
de l’effet du changement climatique sur le puits de carbone océanique mais également de
nous intéresser aux modifications simulées des écosystèmes en réponse au changement
climatique.
III BILAN FACTUEL
•
Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
•
2003
2004
1.3
2.05
2005
(prévu)
1.3
0.4
0.2
0.2
Total
4.65
0.8
Budget complémentaire
Origine
2002
2003
2004
2005
(demandé)
Total
2002
2003
2004
2005
(demandé)
Total
Régional
National*
Soutien campagne
Européen *
Autres *
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
• Nombre de jours en mer
Bateau
•
Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
•
Intégration internationale :
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
80
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
Le projet OCEVAR a des interactions indéniables avec les deux projets européens NOCES et
ORFOIS.
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
•
Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
•
Liste des publications
L. Bopp, O. Boucher, O. Aumont, S. Belviso, J. L. Dufresne, M. Pham, P. Monfray, Will Marine DMS
emissions alleviate or amplify global warming-A model study, Canadian Journal of Fisheries and
Aquatic Sciences, 61, 825-836, 2004.
S. Belviso, L. Bopp, C. Moulin, J.C. Orr, T.R. Anderson, O. Aumont, S. Chu, S. Elliott, M.E. Maltrud,
R. Simo, Comparison of global climatological maps of sea-surface dimethyl sulfide, Global
Biogeochemical Cycles, 18, 2004
S. Belviso, C. Moulin, L. Bopp et J. Steffels, Assessment of a global climatology of oceanic
dimethylsulfide (DMS) concentrations based on SeaWiFS imagery (1998-2001), Canadian Journal
of Fisheries and Aquatic Sciences, 61, 8034-816, 2004.
O. Boucher, C. Moulin, S. Belviso, O. Aumont, L. Bopp, E. Cosme, R. von Kuhlmann, M.G.
Lawrence, M. Pham, M.S. Reddy, J. Sciare, C. Venkataraman, Atmospheric Chemistry and Physics,
3, 49-65, 2003.
O. Aumont, E. Maier-Reimer, P. Monfray, et S. Blain, An ecosystem model of the global ocean
including Fe, Si, P co-limitations, Global Biogeochemical Cycles, 17, doi:10.1029/2001GB001745,
2003.
L. Bopp, O. Aumont, S. Belviso, et P. Monfray, Potential impact of climate change on marine
dimethyl sulfide emissions, Tellus B, 55, 11-22, 2003.
•
•
•
•
•
•
•
•
Liste des communications à des colloques internationaux
05/04 O. Aumont et L. Bopp, Assessing the efficiency of iron fertilization on atmospheric CO2
using an intermediate complexity model of the global ocean, The ocean in a high CO2 world,
Paris, France [oral, invité].
04/04 K. Rodgers, C. Menkes, O. Aumont, G. Madec, J. Vialard, An analysis of the mixed layer
temperature budget in the equatorial Pacific during 1948-2002 for an ocean model, EGU first
general assembly, Nice, France [poster].
04/04 L. Bopp et O. Aumont, Climate change and marine phytoplankton distribution: potential
feedbacks through the carbon and sulfur cycle, EGU first general assembly, Nice, France [oral,
invité].
01/04 K. Rodgers, D. Schrag, O. Aumont, G. Madec, J.C. Orr, P. Ciais, Delata c-14 as a
thermocline tracer of decadal variability for the Pacific, Ocean Science Meeting, Portland, USA
[oral].
01/04 K. Rodgers, O. Aumont, N. Metzl, G. Madec, B. Blanke, J.C. Orr, P. Ciais, Decadal
variability in air-sea fluxes of CO2 for the equatorial Pacific, Ocean Science Meeting, Portland,
USA [oral].
04/03 O. Aumont, S. Blain, L. Bopp et P. Monfray, Quantification of the potential role of the
external sources of N, Fe, and Si on marine productivity and preindustrial air-sea CO2 fluxes,
EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France [oral]
04/03 L. Bopp, O. Boucher, S. Belviso, J.L. Dufresne, M. Pham et P. Monfray, Will marine DMS
emission amplify or alleviate global warming? A model study, EGS-AGU-EUG Joint Assembly,
Nice, France [oral]
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
81
04/03 J.C. Orr, O. Aumont K. Caldeira, K. Taylor, et OCMIP members, Seasonal anticorrelation of
simulated and observed air-sea CO2 fluxes, EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France [oral]
04/03 M. Shekar Reddy, O. Boucher, S. Belviso, O. Aumont, L. Bopp, et P. Monfray, Natural
aerosol emissions and fate in the future climate: Sea-salt and dimethyl sulfide, EGS-AGU-EUG Joint
Assembly, Nice, France
04/03 K. Rodgers, O. Aumont, N. Metzl, B. Blanke, G. Madec, P. Ciais, et J.C. Orr, Decadal
variability in Pacific sea-surface pCO2, EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France
•
Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
•
Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
•
Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
82
PECHE
I RESUMES
Résumé étendu
Le projet PECHE vise à une meilleure appréciation du contrôle de la production
primaire et du flux exporté en profondeur par les organismes hétérotrophes (de la bactérie au
macrozooplancton) et par les perturbations impulsionnelles. Ce projet est basé sur trois
périodes d’observations in situ dans diverses conditions trophiques dans la colonne d’eau 01000 m en Méditerranée nord-occidentale.
Les résultats des campagnes PROPECHE 1 et 2 (mars et juin 2003) montrent que les
flux métaboliques et biogéochimiques présentent des variations significatives à petite échelle
temporelle (jour/nuit) et spatiale (couche de surface, couche mésopélagique). Les paramètres
chimiques et microbiologiques suggèrent que l’accumulation saisonnière de COD résulte d’un
découplage entre la production de carbone labile par l’activité hétérotrophe (broutage,
hydrolyse enzymatique) et sa réassimilation par les bactéries, découplage qui tend à
s’accroître lorsque le système évolue vers l’oligotrophie. On a également observé une
production de matière plus réfractaire le jour, probablement issue d’une réfractorisation des
lipides labiles ; cette production est plus importante en été qu’au printemps. Au printemps, la
structure de la communauté bactérienne apparaît contrôlée par les conditions jour/nuit, la
qualité et quantité de matière organique résultant de la production phytoplanctonique et du
broutage nocturne du zooplancton. En été, les activités spécifiques sont nettement plus
élevées, montrant une adaptation des bactéries à la matière organique disponible. La transition
du bloom de printemps vers l’oligotrophie s’accompagne donc d’une sélection des souches les
plus compétitives. Cette sélection introduit une nouvelle structure de la communauté
bactérienne qui suit la stratification des couches d’eau.
Les principales observations de la campagne pluridisciplinaire DYNAPROC 2 (13
septembre - 18 octobre 2004) ont été réalisées à haute fréquence en un point fixe et couvrent
la période de transition saisonnière entre le système oligotrophe estival et le système
automnal. La diminution générale des stocks (phytoplancton, zooplancton, flux de masse) a
été retardée (ou accélérée) par différents épisodes. La succession de plusieurs coups de vent a
entraîné des effets sensibles sur la biomasse, la composition et la dynamique du système
biologique. On notait, par exemple, de fortes abondances de mollusques ptéropodes et des
essaims épisodiques de salpes. Les variations de la communauté zooplanctonique devraient
se répercuter sur la structure et l’activité des communautés bactériennes et la qualité du flux
de matière, comme observé lors de PROPECHE 1 et 2. En conclusion, cet échantillonnage
intensif récent, pendant une période mal connue, paraît très prometteur quant à la réalisation
des objectifs du projet PECHE.
Extended abstract
The PECHE project is designed to examine the control of carbon production and
export to depth by heterotrophic organisms (from bacteria to macrozooplankton) and episodic
events. This project is essentially based on in situ observations in the 0-1000 m water column
in North-Western Mediterranean.
Results from PROPECHE 1 & 2 observations (March and June 2003) point out
significant metabolic and biogeochemical flux variations at small temporal (day/night) and
spatial scales (surface, sub-surface, twilight zone). Chemical and microbiological parameters
show that seasonal DOC accumulation resulted from decoupling between labile carbon
production by heterotrophic activity (grazing, enzymatic hydrolysis) and bacterial
assimilation. Such decoupling increased when the system evolved towards summer
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
83
oligotrophy. Additionally, we observed an accumulation of humic matter during the day,
likely resulting from labile lipids refractorisation, which was higher during summer than in
spring. In spring, day/night changes in ecosystem characteristics, i.e. phytoplankton exudation
by day and zooplankton grazing at night, controlled the structure of the bacterial community.
In June, bacterial specific activities were higher than in March, reflecting the adaptation of
bacteria to available organic matter resources. Thus, a selection of the most competitive
strains was likely to occur during transition from spring bloom to summer oligotrophy.
Results show that this selection results in a new bacterial community structure fixed by the
stratification of the water column.
Throughout the multidisciplinary DYNAPROC 2 cruise (September 13- October 18
2004), high frequency observations were performed at a fixed station during seasonal
transition from summer to autumn. The general decrease in stocks (phytoplankton,
zooplankton, mass flux) has been either delayed or amplified by various events. The
succession of several wind events gave rise to significant changes in biomass, composition
and dynamics of the biological system. For example, high abundances of pteropod molluscs
and episodic salp swarms were recorded. It is likely that changes in zooplankton community
will have large consequences on the structure and activity of the bacterial community and on
the quality of particle fluxes, as it was observed during PROPECHE 1 & 2. In conclusion, this
highly intensive sampling during a less documented period, although recently performed,
looks very promising for attending the objectives of the PECHE project.
III BILAN SCIENTIFIQUE
Le rôle des processus hétérotrophes dans la minéralisation de la matière organique à
petite échelle temporelle (jour/nuit) a été étudié dans deux situations trophiques en 2003
(campagnes PROPECHE 1 et 2, mars et juin) en surface et dans la « twilight zone », dans la
zone centrale de la mer Ligure (station DYFAMED). Les caractéristiques de la matière
organique dissoute et particulaire, leur turn over par hydrolyse et assimilation bactérienne ont
été appréhendés par l’analyse de la fraction lipidique, l’activité lipase (selon la méthode mise
au point par Bourguet et al., 2003) et la production bactérienne.
SPRING & SUMMER 2003 OBSERVATIONS
HYDROLOGY
Surface mixed layer
Stratification (3 layers)
ZOOPLANKTON
Particle production
OM transport to the twilight
by Grazing at Night
zone by diel Migration
h BACTERIAL ACTIVITY (Lipase, Bact. production)
High specific Activity High specific activity on DOM
on POM
BACTERIAL COMMUNITY STRUCTURE (CESSCP)
Day/Night clusters
Depth clusters
ORGANIC MATTER (C-lipid classes, humic
matter)
High biodisponibility
Low biodisponibility,
“Low” refractorisation
Refractorisation
Residence time 8d
Residence time 30 d
h POM export
High
Low
- Stocks, flux et forçages physiques étudiés dans le cadre de PECHE. Intégration dans l’étude du cycle
biogéochimique du carbone (à gauche) et résultats marquants des campagnes PROPECHE 1 et 2 (à droite)
- Stocks, flux and physical forcings studied in the context of the PECHE project. Integration in the study of the
___________________________________________________________________________
carbon
biogeochemical cycle (left) and main outcomes of the PROPECHE cruises (right)
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
84
Au printemps, le réseau trophique, composé essentiellement d’organismes phyto- et
zooplanctoniques de grande taille et basé sur une production primaire élevée, est responsable
d’une forte exportation de matière en profondeur. La MOP et la MOD labile/semi-labile sont
abondantes. La communauté bactérienne est responsable du turn over rapide de la matière
organique (8 jours). Pour la première fois à notre connaissance, on montre que les variations
de la structure de cette communauté, analysée par une méthode de biologie moléculaire
récemment mise au point en milieu marin (CE-SSCP), sont fortement contrôlées par
l’agrégation/désagrégation de particules, en relation avec l’activité de broutage des
herbivores en période nocturne et la qualité de la MO qui en résulte (Ghiglione et al., en
prép.). En été, l’évolution du système vers l’oligotrophie s’accompagne d’une forte
diminution de la production primaire, du stock de zooplancton, et de la biomasse et des
activités bactériennes. Le turn over de la matière organique labile/semi-labile est plus lent (30
jours). La MOD s’accroît par rapport à la MOP ; elle présente en surface un enrichissement en
matière humique réfractaire. Les variations opposés des lipides labiles et réfractaires
suggèrent une réfractorisation des lipides labiles sous l’effet de l’intensité lumineuse. La
structure de la communauté bactérienne présente une stratification très marquée, qui est
associée à la stratification des masses d’eau, à la qualité réfractaire de la MOD en surface, au
pic de matière fraîche dans la zone intermédiaire et à la présence de particules en profondeur
due au zooplancton migrateur. Ces résultats démontrent comment les interactions biotiques et
abiotiques contribuent à l’accumulation de COD en Méditerranée nord-occidentale pendant
l’évolution du système vers l’oligotrophie estivale.
La troisième période d’étude a fait l’objet de la campagne pluridisciplinaire
DYNAPROC 2 (13 septembre-18 octobre 2004). Les principales observations ont été
réalisées en un Point Central (43°25N, 8°E) dans la zone centrale de la mer Ligure. La
dynamique du système biologique a été étudiée dans la colonne d’eau 0-1000 m durant quatre
cycles de 5 jours avec une fréquence de 3 à 12 heures selon les paramètres et processus. Un
réseau de 16 stations satellites a aussi été exploré à trois reprises afin d’apprécier les gradients
horizontaux faibles. Pendant toute la durée de la campagne, le Point Central était localisé bien
au-delà du front Liguro-Provençal et du courant.
Divers indices suggèrent fortement que la campagne DYNAPROC 2 a bien couvert
une période de transition saisonnière, avec la succession de plusieurs écosystèmes. Plusieurs
coups de vent, de différentes intensité, durée et direction, ont eu lieu au cours de la campagne,
avec des effets sensibles sur la biomasse, la composition et la dynamique du système
biologique. Il est cependant prématuré de définir précisément l'influence respective de ces
divers événements ; en raison de la haute fréquence d’échantillonnage pendant toute la
campagne, la majorité des analyses est en cours à terre.
D’une manière générale, on a observé une diminution des stocks de phytoplancton et
de zooplancton et des flux de masse à 200 m entre le début et la fin de la campagne. Mais
cette diminution n’était pas régulière et elle a été retardée (ou accélérée) par plusieurs
épisodes au cours desquels l’écosystème a montré des variations quantitatives et qualitatives.
En début de campagne, le signal de fluorescence était anormalement fort jusqu'à 150
m et présentait deux pics, le plus profond, au-dessous de la couche euphotique, étant dû à des
diatomées de grande taille. L’abondance des nauplii de copépodes suggère une ponte
importante. Une intrusion d'eau côtière aurait ensuite eu lieu dans les 100 premiers mètres,
d'après les caractéristiques physiques T et S et les propriétés de fluorescence ; toutefois les
hauteurs dynamiques n'ont pas montré une intrusion du courant Ligure au PC. Il faudra donc
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
85
expliquer cette anomalie avec le suivi des courants et des caractéristiques biogéochimiques.
Les populations phyto- et zooplanctoniques ont été momentanément modifiées.
Le système, évoluant vers l’automne, a ensuite traversé des périodes riches en
événements épisodiques et des périodes de forte stabilité. Le flux de matière à 200 m montre
des variations à petite échelle de temps. Pendant la dernière partie, une série de coups de vent
a engendré une diminution très nette de la température et, en première approximation, un
approfondissement de la nitracline et une augmentation de la biomasse phytoplanctonique.
La communauté zooplanctonique a présenté, à plusieurs reprises, des variations de sa
composition et de sa biomasse, ce qui devrait se répercuter sur la structure et l’activité des
communautés bactériennes et la qualité du flux de matière, comme observé dans les autres
situations trophiques des campagnes PROPECHE. Signalons en particulier la très grande
abondance de radiolaires (au détriment des copépodes), les essaims épisodiques de salpes et
les fortes biomasses de mollusques ptéropodes. De nombreuses mesures physiologiques ont
ainsi pu être réalisées sur les ptéropodes, organismes microphages dont la physiologie est mal
connue; leur pression de broutage aurait été supérieure à celle des copépodes.
En conclusion, cet échantillonnage intensif pendant une période mal connue paraît très
prometteur quant à la réalisation des objectifs du projet PECHE. Cette étude permettra
d'améliorer le bilan de la production et de l'exportation de carbone sur la colonne d'eau et de
déterminer la part respective des différents processus hétérotrophes et des forçages physiques
à petite échelle de temps et d'espace.
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
2003
2004
2005
Total
(prévu)
Chercheurs
0.45
2.80
5.45
5.40
14.10
ITA
0.20
2.25
2.20
1.20
5.85
Thésitifs
0.10
0.50
0.75
0.40*
1.75
Post-doc
Participation étrangère
1.20
2.30
3.50
DEA, Master 2 (5 mois)
1.35
0.35
3.60
5.30
* Plusieurs sujets de thèse ont été déposés cette année pour une thèse débutant début octobre
2005 ; ces étudiants potentiels ne sont pas pris en compte dans le calcul.
o Budget complémentaire
Origine
Régional
National
Soutien campagne
Européen
Autres
2002
2003
mi-lourds SDU *
Filet Bioness 17 k€
Analyseur Iastroscan 22.5 k€
15.582 k€
2004
10 k€
2005
(demandé)
Total
49.5 k€
15.582 k€
*Le Bioness est un moyen national INSU, mis à disposition dans le LOV et utilisé dans diverses campagnes
à la mer du programme Proof en particulier ; l’analyseur Iastroscan est utilisé dans le cadre de plusieurs projets
Proof (POMME, SINPAs, PECHE).
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
86
o Nombre de jours en mer
Bateau
N/O Téthys II
N/O Thalassa
2002
2003
2004
14 jours
36 jours
2005
(demandé)
Total
14 jours
36 jours
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
Notre projet s’est appuyé sur les séries mensuelles de la station permanente DYFAMED. Ces
données (nitrates, biomasse et composition du phytoplancton, flux particulaire et COD, en
particulier) nous ont aidés à mieux définir les périodes d’échantillonnage des trois campagnes
à la mer de notre projet, et plus particulièrement la période d’échantillonnage à haute
fréquence que devait couvrir la campagne Dynaproc 2 pour bien appréhender la transition
saisonnière entre le système oligotrophe estival et le système automnal.
Les résultats acquis durant Dynaproc 2 devraient permettre l’interprétation de certaines
situations observés lors des suivis mensuels de la station Dyfamed (proche du point central
d’observations de la campagne).
o Intégration internationale :
REX EUR-OCEANS : Le projet PECHE fait partie de la réflexion menée dans le cadre du
réseau d’excellence EUR-OCEANS (Responsables Paul Tréguer et Louis Legendre) sur le
fonctionnement des Ecosystèmes et les cycles biogéochimiques, en système Méditerranéen en
particulier (Projet MINOS, coordonné par J. Ruiz et I. Sioukou)
PROGRAMME NSF-MEDFLUX coordonné par Cindy Lee (Stony Brook University, New
York) en partenariat avec l’AIEA de Monaco (J.C. Miquel). Les objectifs de ce projet
américain portent sur le rôle des ballasts dans la protection de la matière organique lors de son
exportation, en Méditerranée. Cet objectif rejoint certains objectifs de PECHE qui visent à
déterminer la biodégradabilité de particules types, constitutives du flux particulaire. De même
que PECHE, ce projet s’appuie sur la zone centrale de la Méditerranée (Dyfamed). Une partie
des collaborateurs de PROPECHE (C. Guigue, R. Pete, M. Ras, M. Goutx) ont participé aux
campagnes MedFlux 1 (6-13 mai 2003 ; RV "Sewards Johnston") et MedFlux 2 (7-15 Mars
2005 ; RV "Endeavour"). En particulier, nous avons mené des expériences d'incubation de
particules récoltées et triées par vitesse de sédimentation et densité grâce à un outil américain
(le Net Trap couplé à un système de séparation des particules "elutriator").
NSF(USA)-CNRS(France) Cooperative Research Program : "A quantitative assessment of
mineral ballast in marine carbon export and remineralization", PIs NSF : Cindy Lee et CNRS
: Madeleine Goutx. Les objectifs convergent et la localisation géographique commune des
observations in situ menées par le projet NSF d’une part et le projet PROOF-PECHE d’autre
part ont été déterminant dans le succès de la collaboration qui a débuté en 2003. Ce
programme d’échanges internationaux a permis des contacts très fructueux entre chercheurs,
ingénieurs et étudiants des 2 pays partenaires : séjours, participation commune à plusieurs
meetings (CIESM 2004, ASLO 2005), publications communes en préparation.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
87
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ? : non
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
- campagnes ProPeche : environ 90% des données ont été transmises ; les 10% restants seront
transmis dans les plus brefs délais.
- campagne Dynaproc 2 : pour l’instant, aucune donnée n’a été transmise ; la campagne
n’étant terminée que depuis 5 mois, les analyses sont en cours à terre dans les différents
laboratoires impliqués.
A noter que 2 sites FTP ont été mis en place par les responsables du projet : un site FTP à Marseille pour les données ProPeche, un site à Villefranche pour les documents Peche et les données de Dynaproc 2. Cette étape, préliminaire à la
transmission des données à la BD-Proof, permet de fournir aux participants de premiers éléments pour l’interprétation des
données pluridisciplinaires. Ainsi, sur le site FTP de Villefranche, sont actuellement disponibles, par exemple, les fichiers
CTD Seabird bruts et les graphiques Seasave de ces profils.
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ? non
o Liste des publications
Bourguet N. , Ghiglione J.F., Pujo-Pay M., Mevel G., Momzikoff A., Guigue C., Fuda J.L., Raimbault
P., Pete R. , Garcia, N., Lefèvre D., Mousseau L. and Goutx M. Bacterial activities and community
structure interactions with organic matter dynamics at diel scale and during seasonal stratification
along a 1000 m water column in the NW Mediterranean –results from the PECHE program (en
préparation, soumission prévue au 1er semestre 2005).
Dolan, J.R., & K. McKeon. 2005. The reliability of grazing rate estimates from dilution experiments:
Have we over-estimated rates of organic carbon consumption? Ocean Science Discussions 1: 21-36.
Ghiglione, J.F., G. Mevel, P. Lebaron and M. Goutx, Diel and seasonal variations in abundance,
production and community structure of free-living and attached bacteria in offshore Mediterranean
water column (0-1000m) (en préparation, soumission prévue au 1er semestre 2005).
o Liste des communications à des colloques internationaux
Andersen, V. & M. Goutx, 2003. Production and Exportation of Carbon: control by HEterotrophic
organisms at small time scales (PECHE). OCEANS, Ocean biogeochemistry and Ecosystems
Analysis - International Open Science Conference, Paris, 7-10 janvier 2003, Program and Abstracts,
p. 56.
Bourguet N., Goutx M., Pete R., Mevel G., Ghiglione J.F., Pujo-Pay M., Lefèvre D., 04.
Ectoenzymatic activities and carbon fluxes at DYFAMED during the ProPeche 1 & 2 cruises : Focus
on lipids / lipase relationships. Atelier international, Programme MedFlux, NSF-CNRS, Marseille 14 Juin 2004.
Dolan, J R. 2005. Dilution: use results with caution. ASLO 2005 Aquatic Sciences Meeting, Salt Lake
City, Utah, USA. Feb 20 -25, 2005.
Goutx, M., Moriceau B., Guigue C., Pete R., Lee, C., Armstrong, R., Wakeham, S.G., Peterson, M.L.
2004. MedFlux : biodegradability of large particles of different sinking velocities. CIESM,
Barcelone, 7-12 Juin 2004.
Lee, C., Armstrong, R.A., Wakeham, S.G., Cochran, J.K., Miquel, J.C., Masque, P., Goutx, M., 2004.
Medflux: association of organic matter with ballast minerals in sinking particles, ASLO, Honolulu,
Hawai 14-20, Février 2004.
Goutx, M. Bourguet, N. Ghiglione, J. F. Pujo-Pay, M. Mevel, G. Momzikoff, A. Raimbault, P.,
Lefèvre, D., Andersen, V., 2005. Bacterial activities and community structure interactions with
organic matter dynamics at diel scale and during seasonal stratification in the NW Mediterranean.
EGS, 24-28 Avril 2005, Vienne, Autriche
Goutx, M., Sempéré, R., Lee, C., Armstrong, R., Liu, Z., Guigue, C., Duflos, Moriceau, B.,
Wakeham, S. G , Peterson, M., 2005. Composition and degradation of sinking particles with
different settling velocities. ASLO, 24-30 Juin 2005, Santiago de Compostelle, Espagne.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
88
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Nicolas Bourguet : Activité hydrolytique des bactéries, rôle dans la dégradation de la matière
organique en milieu marin. Thèse de l’Université de la Méditerranée. (Directeur M. Goutx)
(rédaction en cours ; PNEC et PROOF-PROPECHE)
Alina Tunin : Impact du changement climatique et des apports anthropiques sur la diversité spécifique
des producteurs primaires (microphytoplancton) en Méditerranée nord-occidentale. Université Paris
VI (Directeurs F. Ibanez et R. Lemée ; PECHE, SOMLIT)
Solange Duhamel : Compétition entre bactéries hétérotrophes et producteurs primaires pour la
ressource nutritive limitante en milieu océanique oligotrophe : couplage des flux de carbone et de
phosphate en relation avec la structure fonctionnelle des communautés. (Directeurs F. Van Wambeke
et Thierry Moutin). (Projets BIOSOPE et PECHE).
o Nombre de stages de DEA et Master 2e année en relation avec le projet : (Nom,
université de rattachement, titre de la thèse)
André, Martial, 2005. Diversité structurelle et fonctionnelle de la communauté zooplanctonique sur la
colonne d’eau en période de transition saisonnière en Méditerranée nord-occidentale. Université
Paris VI (V. Andersen).
Aritio, Diégo, 2005. Dynamique de la matière organique dissoute : assimilation bactérienne et/ou
réfractorisation, contrôle par les forçages physiques (stratification, lumière, vent , pluie). Approche
par les traceurs lipidiques. Université Paris VI (M. Goutx).
Daudey, Delphine, 2005. Suivi à haute résolution temporelle des flux de carbone dans la colonne d'eau
pendant la campagne Dynaproc 2. Université Paris VI (J.C. Miquel)
Elasri, Halima, 2005. Matière Organique Dissoute Colorée (MODC) dans la colonne d’eau en
Méditerranée Nord-Occidentale en période de transition saisonnière. Université Paris VI (A.
Momzikoff).
Hermant, Enrick, 2005. Analyse des biomarqueurs lipidiques pour estimer les types d'algues
dominantes dans les trappes dérivantes. Université Paris VI (L. Méjanelle & I. Bouloubassi).
Lasternas, Sébastien, 2005. Influence des perturbations impulsionnelles (coups de vent) sur la diversité
spécifique du microphytoplancton en Méditerranée nord-ocidentale (campagne Dynaproc 2).
Université Paris VI (R. Lemée).
Narcy, Fanny, 2005. Rôle du zooplancton dans les flux verticaux de matière organique à une station
fixe en mer Ligure. Université Paris VI (L. Mousseau & D. Lefèvre).
Pete, Roman, 2003. Rôle des agrégats marins dans l'exportation de matière organique en Mer Ligure :
Approche par l'étude de la fraction lipidique et de sa biodégradabilité. Université de la Méditerranée
(M. Goutx).
Ras, Monique, 2003. Mise au point et validation d'une technique de marquage de l'activité phosphatase
alcaline au niveau cellulaire chez les bactéries marines. Université de la Méditerranée (F. Van
Wambeke).
Séguret, Marie, 2003. Reminéralisation et exportation de la matière organique par le
zooplancton en mer Ligure. Université de la Méditerranée (L. Mousseau et D. Lefèvre).
Plusieurs sujets de thèse ont été déposés cette année pour une thèse débutant début octobre
2005 .
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
- La Belle Bleue n°76, France 3 Méditerranée, 4 décembre 2004
- Page d'actualités sur le site de l'Observatoire de Villefranche (http://www.obsvlfr.fr/actu.html), janvier 2005
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
89
o Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
Les problèmes rencontrés sont essentiellement, voire uniquement liés, au financement et en
particulier à la période où ce financement est effectivement disponible pour le projet. Nous
sommes bien conscientes que ces problèmes ne sont en rien imputables au CS PROOF et au
Président de PROOF, mais nous tenions toutefois à les signaler.
- Le coût des traitements des échantillons des campagnes à la mer a été réparti sur les budgets
de deux années, suite aux recommandations de l’INSU et du CS PROOF : 2002 et 2003 pour
les campagnes Propeche (mars et juin 2003), 2004 (57%) et 2005 (43%) pour Dynaproc 2.
En mai 2003, l’absence d’informations sur le financement possible pour la 2e campagne
Propeche, nous a conduit à réduire la campagne et donc l’investissement scientifique de juin.
En ce qui concerne Dynaproc, pendant les 4 premiers mois de 2005 (au moins), les
participants se retrouvent sans financement pour poursuivre l’analyse des échantillons.
Certains des laboratoires impliqués ne peuvent avancer ce financement et il est regrettable
qu’aucune avance ne puisse être faite par l’INSU.
- On peut également regretter que le budget accordé ne tienne pratiquement pas compte des
participations aux congrès, étapes préliminaires avant la soumission de publications. La
répartition sur 2 années du budget de fonctionnement de la campagne Dynaproc a
probablement nuit au financement du poste Congrès.
- Le versement tardif des crédits pose également un problème pour la date des réunions
générales annuelles, si on ne veut pas que les participants aient à avancer leur frais de mission
sur leurs crédits de labo (ce que certains ont d’ailleurs refusé de faire pour la réunion de avril
2004).
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
90
POMME
I RESUMES
Résumé étendu
L'objectif global de POMME (Programme Océan Multidisciplinaire Méso Echelle) est de
comprendre le rôle de la méso-échelle sur les processus de la subduction des eaux modales et
de la floraison printanière, ainsi que de déterminer les processus régulant les caractéristiques
physiques et biogéochimiques des masses d'eau modales et le devenir de la matière biogène
subductée et exportée sur l'échelle annuelle. La zone d'étude se trouve dans l'Atlantique nordest à mi-chemin entre Açores et péninsule ibérique (38°N - 45°N). La subduction est un des
mécanismes responsables de la transmission de signaux de surface vers l'océan profond. Les
eaux subductées restent ensuite isolées de l'atmosphère pendant des durées de l'ordre de la
décennie, et ont donc un impact sur le climat.
La stratégie s’est appuyée avant tout sur l’observation in situ du cycle annuel (Octobre
2000 – Octobre 2001). Plusieurs campagnes de deux parties chacune d’un cinquantaine de
jours avec deux navires ont eu lieu en 2001, le premier leg permettant une couverture à méso
échelle (30 NM) en CTD/Rosette de la zone, le deuxième leg étant plus spécifiquement dédié
à une couverture à plus petite échelle à l’aide d’engins tractés (Tow – Yo, Seasoar/OPCT) ou
à des études de processus biogéochimiques au cours de stations « quasi » lagrangiennes de
deux jours. La stratégie d’échantillonnage du second leg s’est fortement appuyée sur la
modélisation dynamique associée à l’assimilation d’altimétrie en mode quasi réel pour
positionner les sections et stations dans les zones les plus intéressantes a priori vis-à-vis de
l’activité petite échelle. En plus de ces mesures, de nombreuses observations complémentaires
ont été effectuées, permettant l’estimation des flux air – mer (mat météo à bord de l’Atalante,
bouée météo), de la circulation à moyenne échelle (une centaine de flotteurs/bouées
dérivantes) et de la variation saisonnière et verticale de flux importants (mouillages de
courantomètres et de pièges à particules). La modélisation numérique constitue enfin l’outil
stratégique de base pour intégrer les informations très hétérogènes obtenues avec les
observations et pour atteindre les objectifs du programme.
En attendant la synthèse finale qui est en cours, cinq des résultats majeurs sont :
• Bien que situé dans une zone relativement « calme », l’activité tourbillonnaire
dans la zone POMME était particulièrement forte en 2001
• Comme prévu, la région POMME est sub-divisée en deux zones séparées par un
front vers 41°N. Par contre, si les masses d’eau au nord montrent une ventilation
récente, la continuité des masses d’eau de part et d’autre de la région frontale n’est
pas facile à mettre en évidence, la circulation moyenne étant en particulier
fortement zonale
• Toutes les échelles spatio – temporelles échantillonnées lors de POMME (de la
petite (~ km) à la moyenne (~ 10 km) et grande (~ 100 km) échelles et de l’échelle
diurne à l’échelle synoptique (quelques jours) à l’échelle saisonnière) ont un
impact significatif sur la distribution des traceurs et sur les flux associés
• La petite échelle au niveau de fronts et des jets semble être associée à des
processus de subduction, mais le lien avec la grande échelle reste à établir
• La zone POMME est une forte zone d’absorption de CO2 atmosphérique.
Extended abstract
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
91
The global objective of POMME (Programme Océan Multidisciplinaire Méso Echelle)
is to understand the role of the meso-scale on the processes of the subduction of modal water
and spring bloom, as well as to determine the processes controlling the physical and
biogeochemical characteristics of mode water masses and the fate of the subducted and
exported biogenic matter on the annual basis. The zone of study is in the north-eastern
Atlantic halfway between the Azores and Iberian peninsula (38°N - 45°N). Subduction is one
of the mechanisms responsible for the transmission of signals of surface towards the deep
ocean. Subducted water remains then isolated from the atmosphere for lengths of time of
about a decade, and thus has an impact on the climate.
The strategy was based above all on in situ observation of the annual cycle (October
2000 - October 2001). Several two part campaigns each one of around fifty of days with two
ships took place in 2001, the first leg allowing a meso scale coverage (30 Nm) of
CTD/Rosette of the zone, the second leg being more specifically dedicated to a coverage on
smaller scale using towed units (Tow - Yo, Seasoar/OPCT) or to studies of biogeochemical
processes during two day “quasi” Lagrangian stations. The sampling strategy of the second
leg was strongly based on dynamic modeling associated with assimilation of altimetry in
quasi real mode to position the sections and stations in the most interesting zones with respect
to the small scale acticity. In addition to these measurements, many complementary
observations were carried out, allowing the estimate of air - sea fluxes (meteorological mast
on board Atalante, meteorological buoy), of circulation of the average scale (a hundred
floats/drifting buoys) and seasonal and vertical variation of important flows (currentmeter
moorings and sediment traps). Numerical modeling constitutes finally the basic strategic tool
to integrate the very heterogeneous information obtained with the observations and to achieve
the goals of the program.
Awaiting the final synthesis which is in progress, five of the major results are :
o Though located in a "calm" zone relatively, the eddy activity in the zone POMME is
particularly strong in 2001
o As envisaged, the area POMME is subdivided in two zones separated by a front towards
41°N. On the other hand, if the water masses in the north show a recent ventilation, the
continuity of the water masses on both sides of the frontal area is not easy to highlight, the
average circulation being in particular strongly zonal
o All the spatio-temporal scales sampled at the time of APPLE (from small (~ km) to
average (~ 10 km) and large (~ 100 km) scales and from the diurnal scale on a synoptic
scale (a few days) to the seasonal scale) have a significant impact on the distribution of
the tracers and flows associated. The small scale at the level of fronts and jets seem to ba
associated with subduction, but the lonk with the great scale remains still an open question
o The POMME zone is a strong zone of atmospheric CO2 uptake.
II BILAN SCIENTIFIQUE
Bien que plusieurs difficultés aient été rencontrées pendant les travaux sur le terrain, la
stratégie de prélèvement a pu essentiellement être mise en application comme prévu.
L’analyse de données en temps quasi réel a joué un rôle important pour choisir des positions
appropriées des sections à haute résolution et des stations de deux jours pendant les
deuxièmes legs. Évidemment, la variabilité naturelle du système, que ce soit dans le temps
(pas de synopticité durant les campagnes des premiers legs), et dans l'espace (impact de la
petite échelle, partiellement échantillonnée sur un grand domaine, difficile à quantifier),
compliquent l'interprétation des données. C'est une question importante qui devra être étudiée
plus complètement dans les travaux futurs liés au programme de POMME. Les résultats
préliminaires peuvent être récapitulés d’une manière générale par les constats suivants:
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
92
o Bien que la région de POMME soit censée être "calme" (i.e. associé à un niveau bas
d'énergie cinétique turbulente), les observations ont prouvé que l'activité de meso- et de
petite échelles était fortement développée et organisée.
o Bien que l'hiver fût plutôt chaud, une couche mélangée par hiver profond a été formée
dans le nord de la zone. D’autre part, une partie de la subduction des eaux modales
pourrait être attribuée à la petite échelle, liée par exemple aux régions frontales (quelques
kilomètres) comprises entre des tourbillons de méso échelle.
o Il y a eu une augmentation claire de production primaire pendant P1 et le P2, bien que la
floraison n’ait pas été très intense. Les niveaux de la production régénérée étaient déjà
plutôt élevés pendant P1, surtout dans le sud. Tandis que la lumière était la limitation
principale pendant l'hiver, une co-limitation Silicium-Fer forte a été identifiée pour la
croissance des diatomée en Février - Avril 2001, avec un plus grand impact des autres
macro-nutriments (la plupart du temps N) pendant l'été.
o La campagne P3 a été caractérisé par une situation oligotrophe très prononcée. L'activité
biologique extrêmement faible résultant de l’épuisement des éléments nutritifs a été
associée à l'accumulation significative de matière organique dissoute.
o Le domaine peut être sub-divisé en deux régimes de production : au nord du front vers
41°N, la région de POMME est caractérisée par un régime sub-polaire, lié à une floraison
printanière produite par une relaxation rapide de la limitation par la lumière ; au sud de
41°N, le régime est une combinaison d'un système subtropical, avec une floraison été –
automne faible limitée par des nutriments, comme dans le gyre subtropical, suivi d'une
floraison printanière "standard", comme dans la partie nord de la zone. Ce régime
intermédiaire peut en partie expliquer des taux plutôt élevés de production pendant le P1,
associés à une faible valeur du rapport f.
o La région est généralement autotrophe (i.e. en raison de l'activité biologique, le CO2
dissous est stocké sous forme de carbone organique) pendant l'hiver et le printemps, avec
une tendance neutre vers la fin d'été et en automne.
o La structure de l’écosytème montre une variabilité saisonnière forte (taille des cellules de
phytoplancton, chaîne trophique), aussi bien que de la variabilité à petite et moyenne
échelles.
o La variabilité saisonnière des stocks et des flux biogéochimiques observés pendant les
stations de processus des deuxièmes legs est beaucoup plus prononcée que la variabilité
trouvée entre les différentes stations.
o La région POMME est en moyenne un puits net de CO2 atmosphérique, les premières
évaluations des échanges d'air-mer étant de 0.37, 0.45 et -0.09 1012 gC/jour (flux positif
vers l'océan) respectivement pendant P1, P2 et le P3 pour une région de 2.03 1011 m2.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
93
Hauteur dynamique de la zone POMME : sortie du modèle SOPRANE (SHOM) et positions
des mouillages : les structures tourbillonnaires sont représentées par un A (Anticyclone) ou un
C (Cyclone) suivi d’un chiffre.
Stratégie d’échantillonnage. Leg 1 : couverture CTD/Rosette de deux navires avec des
stations espacées d’environ 30 NM. Leg 2 : couverture haute fréquence avec engins tractés
(OPCT/Seaoar pour le d’Entrecasteaux ; Two-Yo pour l’Atalante) et stations longues (crois
blanches, S1-S4) avec l’Atalante.
Leg1 : croix = mouillages de courantomètres ; triangles = mouillages de pièges à particules ;
carré = bouée météorologique. Leg2 : Crois = stations longues de deux jours (études de
processus)
III BILAN FACTUEL
Note préliminaire : POMME est un programme PROOF/PATOM. Les chiffres sont
donc globalisés, avec pour le personnel une estimation de la part respective des deux
communautés. A noter en outre que les campagnes à la mer se sont déroulées en 2001 et dans
une moindre mesure en 2000 : c’est en 2001 que les moyens utilisés ont atteint leur maximum
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein) : PROOF (TOTAL, i.e. PROOF +
PATOM)
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2002
2003
2004
14.2 (18.9)
7.3 (11.1)
4.7 (6.2)
1.0 (5.75)
1.8 (2.1)
9.7
3.7
6.25
0.0
0.3
7.5 (13.4)
3.6 (5.8)
5.0 (6.0)
0.5 (2.3)
0.3 (0.6)
2005
(prévu)
6.0 (10.7)
1.8 (2.6)
2.5 (3.0)
0.0 (0.8)
0.0 (0.2)
Total
37.4
16.4
18.5
1.5
2.4
o Budget complémentaire
Note : les budgets complémentaires (hors programmes INSU) ont été attribués en 2001 et
en partie aussi en 2000. Le tableau ci-dessous reprend ces budgets sous la colonne
« Total ».
Origine
SHOM
Ifremer
Soutien campagne
Météo
INSU
Total k€
770
345
Bateau
2290
2900
291
1610
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Note : les jours de mer se sont effectués en 2000 et surtout en 2001. Le bilan est présenté sous
la colonne « Total »
Bateau
Atalante/Thalassa
DTX/BSHM
TOTAL
Ifremer
170
SHOM
Total
127
297
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
94
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
NON
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
NON
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Pas jusqu’à maintenant, mais en cours de développement (avec SOC en particulier et dans le
cadre du projet à venir BONUS).
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
En cours de transfert de la base de fichiers faite à Paris, au LODYC
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
Entre 10 et 20% des données biogéochimiques et physiques « classiques », i.e. CTD et
Rosette. Réflexion en cours pour le stockage et la mise à disponibilité des données de
dynamique (flotteurs, météo, courantomètres, ADCP, etc…)
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
OUI. POMME a démarré alors que la BD PROOF n’était pas encore tout à fait opérationnelle,
ce qui fait que le transfert est assez complexe, d’autant plus qu’il y a eu des désistements
d’ITA. En outre, le fait que les coordinateurs ne soient pas à Villefranche pose clairement des
problèmes, d’autant plus que les campagnes d’autres programmes continuent à être faites et
les données à arriver vers cette BD.
o Liste des publications
Assenbaum, M., et G. Reverdin, Near-real time analyses of the mesoscale circulation during the
POMME experiment, accepté dans Deep-Sea Res., 2005
Belviso S., Moulin C., Bopp L., Stefels J, «Assessment of a global climatology of oceanic
dimethylsulfide (DMS) concentrations based on SeaWiFS imagery (1998-2001) », Can. J. Fish.
Aqua. Sci., 61, 804-816, 2004
Belviso, S., Bopp, L., Moulin, C., Orr, J. C., Anderson, T. R., Aumont, O., Chu, S., Elliott, S.,
Maltrud, M. E., and R. Simo, Comparison of global climatological maps of sea surface dimethyl
sulphide, Glob. Biogeochem. Cycles, 18, GB3013, doi: 10,1029/2003GB002193, 2004
Ben-Hamadou, R., Ibanez, F., Picheral, M. and G. Gorsky, Identification of step pattern in ordered
data sets using the Walsh transform algorithm,
Blain S., Guieu C., Claustre H., Leblanc K., Moutin T., Quéguiner B., Sarthou G., Availability of iron
for phytoplankton in the north-east Atlantic Ocean, Limnol. Oceanog., 49, 2095-2104, 2004
Bourras, D., G. Reverdin, G. Caniaux, A non-linear statistical model of air-sea fluxes. Soumis à J.
atmos. and Ocean. Techn. 2005
Bourras, D., G. Reverdin, G. Caniaux et H. Giordani, Response of the atmospheric boundary layer to a
mesoscale oceanic eddy in the northeast Atlantic. J. Geophys. Res., 109, doi:10.1029/2004JD004799,
2004
Bricaud, A., Claustre, H., Ras, J., and K. Oubelkheir, Natural variability of phytoplanktonic absorption
in oceanic waters : influence of the size structure of algal populations, J. Geohys.l Res., 109, C11010,
doi:10.1029/2004JC002419, 2004
Brut, A., Legain, D., Durand, P., and P. Leville, A Relaxed Eddy Accumulatir of surface flux
measurements on ground-based platforms and aboard research vessels, J. Atm. Oceanic Tech., 21;
411-427, 2004
Devey, C., Andersen, V., Prieur, L., Oubelkheir, K., Madec, C., Lacroix G. One dimensional
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
95
modelling of physical-biological interactions in different turbulent regimes observed across a frontal
zone, en revision J. Mar. Systems, 2005
Fernandez, I. C., P. Raimbault, G. Caniaux, N. Garcia, et P. Rimmelin, Influence of mesoscale eddies
on nitrate distribution during the POMME experiment, accepté dans J. Mar. Syst., 2005
Giordani, G. G. Caniaux et L. Prieur, A silplified 3D oceanic model assimilating geostrophic currents :
Application to the POMME experiment, accepté dans J. Phys. Oceanogr. 2005
Karayanni, H., Christaki, U., Van Wambeke, F., and A. P. Dalby, Evaluation of double formalin –
Lugol’s fixation in assessing number and biomass of cilaites: an example of estimations at mesoscale
in NE Atlantic, J. Microbiolog. Methods, 56, 348-358, 2004
Maixandeau, A., Lefèvre, D., Fernandez I., C., Sempéré, R., Sohrin, R., Ras, J., Van Wambeke, F.,
Caniaux, G., and B. Quéguiner, Mesoscale and seasonal vairability of surface community production
and surface respiration in the NE Atlantic Ocean, accepté dans Deep-Sea Res. I, 2005
Panagiotopoulos, C. and R Sempéré. Molecular distribution of carbohydrates in large marine
particles.Soumis à Geochimica et Cosmochimica Acta, 2005
Roy-Barman, M., Jeandel, C., Souhaut, M., van der Loeff, M. R., Voege, I., Leblond, N., and R.
Freydier, Vertical evolution of Thorium isotope scavenging in the NE Atlantic ocean (POMME
experiment), soumis à EPSL, 2005
Sohrin, R., Sempéré R., Lefèvre, D. Basin scale distribution of dissolved organic carbon in the deep
northeast Atlantic : its significance in carbon and oxygen dynamics. Soumis à Global
Biogeochemical Cycle, 2005
Uitz, J., Claustre, H., Morel, A., and S. B. Hooker, From surface chlorophyll a to phytoplankton
community composition in oceanic waters, en revision, Global Biogeochem. Cycles, 2005
Valdivieso Da Costa, M., H. Mercier, et A.-M. Treguier, Effects of the mixed-layer time variability on
kinematic subduction rate diagnostics, sous presse, J. Phys. Oceanogr. 2005
Numéro spécial JGR
Bouruet-Aubertot, P., H. Mercier, F. Gaillard, and P. Lherminier, Evidence of strong inertia-gravity
wave activity during POMME experiment.
Caniaux, G., A. Brut, D. Bourras, H. Giordani, L. Prieur, and G. Reverdin, A one year sea-surface heat
budget in the North Eastern Atlantic basin during the POMME experiment. Part I: Flux estimates
Caniaux, G., S. Belamari, A. Brut, H. Giordani, A. Paci, L. Prieur, and G. Reverdin, A one year seasurface heat budget in the North Eastern Atlantic basin during the POMME experiment. Part II: Flux
correction.
Claustre, H., M. Babin, D. Merien, J. Ras, L. Prieur, S. Dallot, O. Prasil, H. Dousova, and T. Moutin,
Towards a taxon-specific parameterization of bio-optical models of primary production: a case study
in the North Atlantic.
Fernandez, C., P. Raimbault, N. Garcia, P. Rimmelin, and G. Caniaux, An estimate of annual new
production and carbon fluxes in the northeast Atlantic Ocean during 2001.
Gaillard, F., H. Mercier, and C. Kermabon, A Kalman filter for the synthesis of POMME physical
dataset
Giordani, H., G. Caniaux, L. Prieur, A. Paci, and S. Giraud, A one-year meso-scale simulation in the
North-East Atlantic : mixed layer heat and detrainment – entrainment budgets during the POMME
experiment.
Gonzalez Davila, M., J. M. Santana Casiano, L. Merlivat, L. Barbero, and E. V. Dafner, Fluxes of CO2
between the atmosphere and ocean during the POMME project in the North-East Atlantic Ocean.
Goutx, M., C. Guigue, N. Leblond, A. Desnues, A. Dufour, D. Aritio, and C. Guieu, Particle flux in
the North-East Atlantic Ocean during the POMME experiment (2001): results from mass, carbon,
nitrogen and lipid biomarkers from the drifting sediment traps
Guieu, C., M. Roy-Barman, N. Leblond, C. Jeandel, M. Souhaut, B. Le Cann, A. Dufour, and C.
Bournot, Vertical particle flux in the North-East Atlantic Ocean (POMME experiment)
Karayanni, H., U. Christaki, F. Van Wambeke, M. Denis, and T. Moutin, Influence of ciliate protozoa
and heterotrophic nanoflagellates on the fate of primary production in the NE Atlantic Ocean
Leblanc, K., A. Leynaert, C. Fernandez, P. Rimmelin, T. Moutin, P. Raimbault, J. Ras, and B.
Queguiner, A seasonnal study of diatom dynamics in the north Atlantic during the POMME
experiment (2001) : evidence for Si limitation of the spring bloom
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
96
Le Cann, B., M. Assenbaum, C.-C. Gascard, and G. Reverdin, Observed mean and meso-scale upper
ocean circulations in the mid latitude Nortg-East Atlantic during the POMME experiment
(September 2000 – September 2001)
Lévy, M., Y. Lehahn, J.-M. André, L. Mémery, H. Loisel, and E. Heifetz, Production regimes in the
northeast Atlantic: a stady based on SeaWiFS chlorophyll and OGCM mixed layer depth
Lévy, M., M. Gavart, L. Mémery, G. Caniaux, and A. Paci, A 4D-mesoscale map of the spring bloom
in the northeast Atlantic (POMME experiment): results of a prognostic model.
Maixandeau, A., D. Lefèvre, H. Karayanni, U. Christaki, F. Van Wambeke, M. Thyssen, M. Denis, C.
Fernández I., J. Uitz, K. Leblanc, and B. Quéguiner, Microbial community production, respiration
and structure of the microbial food web of an ecosystem in the Northeastern Atlantic Ocean.
Mémery, L., G. Reverdin, J. Paillet, and A. Oschlies, The POMME program (Programme Océan
Multidisciplinaire Méso Echelle). Thermocline ventilation and biogeochemical tracer distributions in
the North-East Atlantic Ocean : impact of meso-scale dynamics. Introduction to the special issue.
Mosseri, J., B. Quéguiner, P. Rimmelin, N. Leblond, and C. Guieu, Silica fluxes in the northeast
Atlantic frontal zone of Mode Water formation (38-45°N, 16-22°W) in 2001-2002.
Paci, A., G. Caniaux, M. Gavart, H. Giordani, M. Lévy, L. Prieur, and G. Reverdin, A high resolution
simulation of the ocean during the POMME experiment. Part 1: Simulation results and comparisons
with observations
Reverdin, G., M. Assenbaum, and L. Prieur, The Eastern North Atlantic Mode Waters during
POMME (09/2000-09/2001)
Roudesli, S., L. Mémery, S. L’Helguen, G. Caniaux, and M. Lévy, Seasonal evolution of the
planktonic ecosystem in the Northeast Atlantic (POMME experiment): description with a numerical
simulation
Sohrin, R., and R. Sempéré, Seasonal variation of total organic carbon in the Northeast Atlantic in
2001-2002
Thyssen, M., D. Lefèvre, G. Caniaux, J. Ras, C. Fernandez I., and M. Denis, Spatial distribution of
heterotrophic bacteria in the North-East Atlantic (POMME study area in Spring 2001.
o Liste des communications à des colloques internationaux
2001
Blain, S., Guieu, C., Claustre, H.,Leblanc, K., Moutin, T., Newman, S., Quéguiner, B., Sarthou, G.,
and P. Tréguer, Evidence for Iron Limitation in the North East Atlantic (Azore-Portugal), Challenges
of a changing earth, Amsterdam, 2001
Merlivat, L.,Gonzalez-Davila, M., Santana-Casiano, J., and G.Reverdin, Mesoscale variability of
pCO2 at the sea surface in the North East Atlantic Ocean as measured by Carioca drifters, 6th
International Carbon Dioxide Conference, Sendai, Japan, 2001
2002
Assenbaum, M., Reverdin, G., Le Cann, B., Gaillard, F., Gascard J. C., and H. Mercier, Meso scale
impact on subduction in the northeast Atlantic.during the POMME expriment, European
Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Belviso S., C. Moulin, H. Claustre, J. Ras and J. Stefels. Geographic and environmental factors
affecting the global distribution of DMSP and DMS. Third Int. Symp. on biological and
environmental chemistry of DMS(P) and related compounds. Rimouski, Canada, Sept. 26-28, 2002
Ben Hamadou, R., Picheral, M., Prieur, L., and G. Gorsky, Spatial distribution of the Particulate
Matter in the northern Atlantic during the POMME 3 cruises, European Geosphysical Science
Meeting, Nice, April 2002
Brut, A., Legain, D., Durand, P., Laville, P., Fotiadi, A., and D. Serça Use of the R. E. A. technique to
measure scalar fluxes on ground-based and mobile plate-forme, European Geosphysical Science
Meeting, Nice, April 2002
Claustre, H., Oubelkheir, K., Merien, D., and A. Sciandra The monitoring of inherent optical
properties (IOP) at small spatial scales : examples and biogeochemical implications, European
Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
97
Coatanoan, C, Gaillard, F , and H. Mercier, Horzontal measurements at mesoscale and subsmesoscale
in the eastern North Atlantic dring POMME, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April
2002
Denis, M., Moumas, M. and M. Bianchi, Vertical distribution of heterotrophic bacteria and their
culturability in the Northeastern Atlantic (POMME0 cruise), European Geosphysical Science
Meeting, Nice, April 2002
Fernández, C., Raimbault, P., Rimmelin, P., Garcia, N., and B. Boudjellal, Spatial and seasonal
evolution of primary and new production in the Eastern North Atlantic basin (15°20’ – 21°20’W, 38°
- 45°N). Evaluation of the impact of oceanic mesoscale variability on f-ration and nutrient
distributions, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Gaillard, F., Mercier, H., and C. Kermabon, Subduction of North-East Atlantic mode waters : a
methodology for dynamical anaysis from régional to meso-scales, EGS, Nice, 2002
Gaillard, F., and C. Lagadec, Monitoring the ocean variability in the North-East Atlantic with
profilers, En route to Godae, Biarritz, June 2002
Leblanc, K., Quéguiner, B., Blain, S., and C. Guieu, Si Cycle in the North Eastern Atlantic During the
POMME Experiment (March-April 2001), Evidences of Co-Limitation of Phytoplankton Growth by
the Availibility of Silicon, Iron and Other Nutrients, Open Science Meeting, Hawaï, 2002.
Loisel, H., Nicolas, J. M., Merien, D., Claustre, H., Sciandra, A., Becu, G., and P.-Y. Deschamps,
Retrieval of optical parameters from Seawifs observations over the POMME area (North-East
Atlantic) : Biogeochemical applications, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Maixandeau, A. , Lefèvre, D., Uitz, J., Caniaux, G., Dudrais, L., Newman, S., ,and B. Quéguiner,
Spatial and seasonal distributions of O2 and TCO2 biological fluxes in the Northeastern Atlantic
ocean, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Mémery, L. and the POMME team, Meso scale impact on biological activity in the NE Atlantic Ocean
: the POMME programme, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Merien, D., Claustre, H., Sciandra, A., Ras, J., Prieur, L., and M. Twardowski, Seasonal and
mesoscale variability of bio-optical properties in the North East Atlantic : possible biogeochemical
implications, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Merlivat, L. Gonzalez-Davila, M., Santana-Casiano, J., Reverdin, G., Rafizadeh, M., Beaumont,L.,
Guillot, A., Danduy, T., Mesoscale variability of pCO2 at the sea surface in the North East Atlantic
as measured by ship and Carioca drifters, European Geophysical Society meeting,Nice,April 2002
Pinot, J. M., Mercier, H., Caniaux, G., and F. Gaillard, Heat balance along Provor floats trajectory in
the North Atlantic, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Reverdin, G., and the POMME team, The POMME experiment in the NE Atlantic Ocean in 20002001, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Santana-Casiano, J. M., González Dávila, M., Merlivat, L. and E. Dafner, Fluxes of CO2 between the
atmosphere and the Ocean during POMME Project in the North-East Atlantic Ocean, European
Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
Sempéré, R. et al.. Mesoscale distribution and bacterial cycling of total organic carbon in North
Atlantic Ocean (Pomme area, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2002
2003
Andersen, V., Picheral, M., Devey, C., Gubanova, A., Althukov, D., Skryabin, V, and S. Tsarin ,
Seasonal and vertical structure of the zooplankton community observed at mesoscale in the NorthEast Atlantic , 3rd International Zooplankton Production Symposium, Gijon, Spain, May 2003
(Poster)
Assenbaum, M., Le Cann, B., Gascard, J;-C., and S. Saint-Albin, , Mapping and tracking mesoscale
structures during the POMME experiment, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April
2003 (Poster)
Blain, S., Guieu, C., Claustre, H., Leblanc, K., Moutin, T, Quéguiner, B., and G. Sarthou , Availability
of iron for phytoplankton growth in the North-East Atlantic , European Geosphysical Science
Meeting, Nice, April 2003
Bouruet-Aubertot, P., Mercier, H., Gaillard, F., and P. Lherminier , Evidence of strong inertia-gravity
wave activity during POMME experiment, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April
2003 (Poster)
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
98
Bouruet-Aubertot, P., Mercier, H., Gaillard, F., and P. Lherminier , Evidence of strong inertia-gravity
wave activity during POMME experiment, IUGG, Sapporo, juillet 2003
Caniaux, G., Giordani, H., Prieur, L., and D. Bourras, An evaluation of a one year surface heat budget
in the Norh-East Atlantic from the POMME experiment, European Geosphysical Science Meeting,
Nice, April 2003 (Poster)
Claustre, H., Ras, J., Babin, M., Raimbault, P., Moutin, T., and O. Prasil, Seasonal and local variations
of the water column photosynthetic cross section in the North East Atlantic (39°N-44°N, 17°W21°W), European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Devey, C., Andersen, V., and L. Prieur, Stationary modelling approach of the pelagic ecosystems.
Application to the Pomme study in the North Atlantic, 3rd International Zooplankton Production
Symposium, Gijon, Spain, May 2003 (Poster)
Fernandez, C., Raimbault, P., Rimmelin, P., Garcia, N., Boudjellal, B., and G. Caniaux, On the impact
of nitrification and DON excretion on new and regenerated production in the eastern North Atlantic,
ASLO Aquatic Science, Salt Lake City, USA, 2003
Fernandez, C., Raimbault, P., Caniaux, G., Garcia, N., and P. Rimmelin, Unusual nitrate distribution
in an anticyclonic eddy during summer stratification., European Geosphysical Science Meeting,
Nice, April 2003 (Poster)
Filatoff, and M. Assenbaum, Adjoint assimilation of ARGO float displacement data into an eddyresolving ocean model, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Gascard, J.-C., Le Cann, B., Assenbaum, M., Richez, C., Rouault, C., Rafizadeh, M., Faisant, A., and
G. Roudaut, Coherent mesoscale eddies related to the North-East Atlantic Mode Waters, European
Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003
Giordani, H., Caniaux, G., Prieur, L., and A. Paci, A one year 3D oceanic simulation in the North-East
Atlantic : application to heat budgets and subduction during the POMME experiment, European
Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Labat, J.-P., Mayzaud, P., Gasparini, S., Lapernat, P.-E., Sabini, S., Mousseau, L., and M. Boutoute,
Mesoscale distribution of zooplankton : relationships with hydrological structures and chlorophyll
distribution in the northeast Atlantic ocean. Use of an Optical Plankton Counter, 3rd International
Zooplankton Production Symposium, Gijon, Spain, May 2003 (Poster)
Loisel, H., Jean-Marc, N., Davy, M., Sciandra, A., and L. Prieur, Biogeochemical variability in the
northeast Atlantic as seen from ocean color observations, and comparison with other regions on the
Northern Atlantic, JGOFS : Final Open Science Conference, Washington, May 2003 (Poster)
Maixandeau, A., Lefèvre, D., Fernandez, C., Sempéré, R., Van Wambeke, F., Caniaux, G., Dugrais,
L., and B. Quéguiner, Spatial and seasonal variability of community fluxes, European Geosphysical
Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Mémery, L., and G. Revertin, The POMME programme : mesoscale impact on biological activity in
the NE Atlantic, JGOFS : Final Open Science Conference, Washington, May 2003 (Poster)
Merlivat, L., Gonzalez-Davila, M., Santana-Casiano, J. M., Reverdin G., Rafizadeh, M., Beaumont,
L., Guillot, A., and T. Danguy, Mesoscale variability of pCO2 at the sea surface in the North
Atlantic as measured by ship and Carioca drifters, European Geosphysical Science Meeting, Nice,
April 2003 (Poster)
Merlivat, L., Gonzalez-Davila, M., Santana-Casiano, J. M., and J. Boutin, Spatial and temporal
variability of the distribution of pCO2 and dissolved inorganic carbon at the sea surface measured by
CARIOCA drifters in hte North East Atlantic Ocean during the POMME project, JGOFS : Final
Open Science Conference, Washington, May 2003 (Poster)
Moutin, T., Van Wambeke, F., Fernandez, C., Rimmelin, P., Leblond, N., Guieu, C., Sempéré, R., and
L. Mémery, Coupling carbon and phosphate cycles in the photic zone of the North Eastern Atlantic
ocean, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Paci, A., Caniaux, G., Gavart, M., Giordani, H., Prieur, L., and G. Reverdin, A high resolution oceanic
simulation in an area subjected to subduction : near surface processes during the POMME
experiment, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Quéguiner, B., Leblanc, K., Blain, S., Leynaert, A., and L. Mémery, Control of diatom populations by
silisic acid availability in the North-East Atlantic frontal zone of Mode Water formation (16-22°W,
38-45°N) during the 'POMME' program in Spring 2001, European Geosphysical Science Meeting,
Nice, April 2003
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
99
Reverdin, G. and POMME, The POMME mesoscale analyses of the circulation in the NE Atlantic,
European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Santana-Casiano, J. M., González Dávila, M., Merlivat, L. and, E. Dafner, Fluxes of CO2 between the
atmosphere and the Ocean during POMME Project in the North-East Atlantic Ocean, European
Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Sohrin, R., Lefèvre, and R. Sempéré, Distribution of dissolved organic carbon in the deep eastern
North Atlantic, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
Thyssen M., Lefèvre, D., and M. Denis, Spatial dsitribution of heterotrophic bacteria in the North East
Atlantic (POMME Study area) during Spring 2001, European Geosphysical Science Meeting, Nice,
April 2003 (Poster)
Uitz, J., Claustre, H., Morel, A., and S. Hooker, From surface chlorophyll a to phytoplankton
functional groups, European Geosphysical Science Meeting, Nice, April 2003 (Poster)
2004
P. Bouruet-Aubertot, H. Mercier, F. Gaillard, P. Lherminier An analysis of intense inertia-gravity
wave events during POMME experiment, Ocean mixing conference, Victoria (Canada), Octobre
2004
Caniaux, G., L. Merlivat, L. Prieur, and H. Giordani, 2004: Diurnal variation of oceanic mixed layer
depths along drifter trajectories in the north-eastern Atlantic, 1st General Assembly of the European
Geosciences Union (EGU), Nice, France, 25-30 Avril 2004.
Fukuda-Sohrin, R., Sempéré, R., Lefévre, D. and Y. Desaubies, 2004. Basin-scale distribution of
dissolved organic carbon in the deep Northeast Alantic: its significance in carbon and oxygen
dynamics in deep water, Ocean Research Conference, Hawaii, February 15-20, 2004 (poster)
Gaillard, F., H. Mercier, C. Kermabon: Heat budget and water mass formation from regional to
mesoscale during POMME. Poster, 1st General Assembly of the European Geosciences Union
(EGU), Nice, France, 25-30 Avril 2004.
Giordani, H., G. Caniaux, L. Prieur, and A. Paci, 2004: Sensitivity of entrainment/detrainment to
the surface heat flux during the POMME Experiment (NE Atlantic 2000-2001), 1st General
Assembly of the European Geosciences Union (EGU), Nice, France, 25-30 Avril 2004.
Lévy, M., M. Gavart, L. Memery, G. Caniaux, and A. Paci, 2004: A 4D-mesoscale map of the
spring bloom in the POMME experiment : results of a prognostic PE model, 1st General Assembly
of the European Geosciences Union (EGU), Nice, France, 25-30 Avril 2004.
Roudesli, S., L. Memery, G. Caniaux, M. L\'evy, and S. L'Helguen, 2004: A one dimensional
coupled physical and biological modelling in the POMME area (North-East Atlantic ocean), 1st
General Assembly of the European Geosciences Union (EGU), Nice, France, 25-30 Avril 2004.
Thyssen, M., D. Lefèvre, J. Ras, C. Fernandez, L. Dugrais, G. Caniaux, and M. Denis, 2004:
Bacterial distribution in the North Atlantic Ocean (POMME Project), 1st General Assembly of the
European Geosciences Union (EGU), Nice, France, 25-30 Avril 2004.
Thyssen, M., D. Lefèvre, J. Ras, C. Fernandez, L. Dugrais, G. Caniaux, and M. Denis, 2004: Bacterial
distribution in the North Atlantic Ocean (POMME Project), International Society for analytical
Cytology, Montpellier, 22-27 Mai 2004.
Thyssen, M., D. Lefèvre, J. Ras, C. Fernandez, L. Dugrais, G. Caniaux, and M. Denis, 2004:
Bacterial distribution in the North Atlantic Ocean (POMME Project), Gordon Research Conference
on Marine Microbes, Roscoff, 6-10 Juin 2004.
2005
Belamari, S., G. Caniaux, and H. Giordani, 2005: Bulk fluxes optimization using genetic algorithm:
application to the one year POMME experiment data set. Colloquium in honour and in memory of
Christian Le Provost, Toulouse, March 10 and 11, 2005.
Belamari, S., G. Caniaux, and M. Tcham, 2005, Optimisation of the one year POMME experiment
bulk fluxes data set using a one dimensional approach together with genetic algorithms, EGU
Meeting, Vienne, 25-29 Avril, 2005.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
100
Caniaux, G., S. Belamari, H. Giordani, A. Paci, L. Prieur, G. Reverdin and F. Gaillard, Heat and
Freshwater budget closure from different modelling approach in the North East Atlantic, EGU
Meeting, Vienne, 25-29 Avril, 2005.
Caniaux, G., S. Belamari, H. Giordani, A. Paci, L. Prieur, G. Reverdin, and F. Gaillard, 2005: Insights
into the one year heat and freshwater budget closure from different modeling approach of the
POMME experiment, Colloquium in honour and in memory of Christian Le Provost, Toulouse,
March 10 and 11, 2005.
Fernández I., C., Thyssen, M., Denis, M., and P. Raimbault, Microbial community structure along the
18°W transect of the POMME study area (NE Atlantic) in late summer 2001, , European
Geosphysical Science Meeting, Vienne, Autriche, April 2005 (Poster)
Giordani, H., L. Prieur, G. Caniaux and A. Paci, A generalised Q-vector formulation of vertical
velocity in the ocean: a study of w-sources, EGU Meeting, Vienne, 25-29 Avril, 2005.
Giordani, H., L. Prieur, G. Caniaux and A. Paci, New insights into sources of vertical velocities in the
ocean. Colloquium in honour and in memory of Christian Le Provost, Toulouse, March 10 and 11,
2005.
Jeandel, C., Sternberg, E., Miquel, J.-C.,Gasser, B., Souhaut, M., and R. Arraes-Mescoff, Reliability
of Barite as Tracer of Export Production (the BARMED Program, EGU Meeting, Vienne, 25-29
Avril, 2005 (poster)
Lévy, M., Y. Lehahn, S. Roudelsi, J.-M. Andre, L. Mémery, M. Gavart, A. Paci and G. Caniaux,
Primary production variability in the northeast Atlantic : driving physical mechanisms at different
scales, European Geosphysical Science Meeting, Vienne, Autriche, April 2005.
Merlivat, L., G. Caniaux, and L. Barbero-Munoz, Diurnalvariations of air-sea flux of CO2, ocean CO2,
partial pressure, SST and mixed layer depth along drifter trajectories in the North-EasternAtlantic,
37th Liège International Colloquium on Gas Tranfer at water surfaces, 2-6 May 2005, Liège,
Belgium.
Mémery, L., and G. Reverdin, The POMME experiment : tracer characteristics of NE Atlantic Mode
Water and impact of small and medium scales, ASLO Meeting, St Jacques de Compostelle, Juin 2005
Roudesli, S., Mémery, L., Lévy, M., Gavart, M., Caniaux, G., and S. L’Helguen, Variability of
planktonic structuration in the Northeast Atlantic in response to dynamics : influence in production
and export, European Geosphysical Science Meeting, Vienne, Autriche, April 2005 (Poster)
Roy-Barman, M., Jeandel, C., Souhaut, M. , Rutgers van der Loeff, M., Voege, I., Leblond, N., and R.
Freydier, Vertical evolution of thorium isotope scavenging in the NE Atlantic ocean (POMME
experiment), The Oceanographic Society meeting, Paris, Juin 2005
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Thèses soutenues.
Ben Hamadou, R., Contribuion à l’analyse spatiotemporelle e séries écologiques marines, Univ. Pierre
et Marie Curie, Paris, 2003 (LOV, Villefranche)
Brut, A., Mesures des échanges surface-atmosphère : paramétrisation des flux au dessus de l’océan et
mise au point d’un instrument pour la détermination de flux d’espèces en trace, Univ. Paul Sabatier,
Toulouse, 2002 (CNRM, Toulouse)
Devey, C., Modélisation de l’écosystème pélagique marin. Application à différents régimes trophiques
observés à méso-échelle, Univ. Pierre et Marie Curie, Paris, 2004 (LOV, Villefranche)
Fernandez, C., Cycle de l’azote et production primaire dans l’Atlantique Nord Est : couverture
saisonnière et influence de la méso-échelle, Univ. Méditerranée – Aix – Marseille II, 2003 (LOB,
Marseille)
Karayanni, H., Rôle des nanoflagellés hétérotrophes et des ciliés dans la régulation du pico et
nanoplancton photosynthétiques et des bactéries en Atlantique NE et le recyclage de la matière
organique, Univ. Marseille Luminy, 2004 (LMGEM, Marseille)
Leblanc, K., Variabilité spatiale et temporelle du cycle du silicium dans divers milieux oligotrophes et
mésotrophes, Univ. Méditerranée – Aix – Marseille II, 2004 (LOB, Marseille)
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
101
Maixandeau, A., La pompe biologique: fonctionnement de la communauté microbienne et relation
avec le contexte hydrodynamique, Univ. Méditerranée – Aix – Marseille II, 2004 (LMGEM,
Marseille)
Merien, D., Variabilité à différentes échelles spatiales et temporelles dans l’Atlantique nord-est :
interprétations biogéochimiques. Univ. Pierre et Marie Curie, 2003 (LOV, Villefranche)
Thèses en cours.
Assenbaum, M., Etude de la circulation à méso-échelle dans POMME à l’aide de données et de
méthodes lagangiennes, Univ. Paul Sabatier, Toulouse, soutenance prévue avant l’été 2005 (LEGOS,
Toulouse ; LODYC, Paris)
Eichinger, M., Modélisation de l'assimilation du carbone organique dissous par les bactéries
pélagiques en océan ouvert, Univ. Méditerranée – Aix – Marseille II, début en Octobre 2004
(LMGEM, Marseille)
Karleskind, P., Synthèse à l’aide de la modélisation du programme POMME : impact de la petite
échelle et caractérisation des euax subductées dans la thermocline de l’Atlantique Nord, Université
de Bretagne Occidentale, début en Novembre 2004 (LEMAR, Brest / Collaboration LODYC, Paris)
Kremeur, A. S., Impact de la sub méso-échelle sur les flux biogéochimiques à l’échelle d’un bassin,
Univ. Pierre et Marie Curie, début Octobre 2004 (LODYC, Paris)
Paci, A., l'etude des processus physiques pendant la periode de restratification de POMME à l’aide de
la modélisation numérique, soutenance prévue avant l’été 2005, Univ. Paul Sabatier, (CNRM,
Toulouse)
Roudesli, S., Modélisation 3D couplée dynamique biologie de la zone POMME à petite échelle, Univ.
Pierre et Marie Curie, soutenance prévue fin 2005 (LEMAR, Brest)
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
Suivi des campagnes en temps réel sur le site du CNRS par l’intermédiaire d’envoi de notes
journalières et de photos.
o Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
AUCUN
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
Le problème fondamental est apparu lorsque les deux coordinateurs ont pris de nouvelles
responsabilités (chargé de mission et directeur d’unité) : la coordination du projet en a
clairement pâti, d’autant plus que personne n’a souhaité prendre la relève. Dans le cadre d’un
projet aussi lourd, qui demande un suivi sur plusieurs années, cela peut poser un problème. La
conséquence la plus criante de ce constat s’est vue sur la question de la base de données, qui
nécessite un investissement fort, et ceci d’autant plus que le projet est très inter-disciplinaire
et que les données sont donc extrêmement hétérogènes : cette question a été d’autant plus
sensible que le personnel technique devant participer à cette étape n’a pas été à la hauteur.
Au départ (avant 2002), le programme a rencontré des difficultés habituelles de financement
et de mise au point technique : ces problèmes techniques se sont surtout portés sur les
flotteurs lagrangiens utilisés par l’Ifremer. Il est clair que cette double difficulté a entraîné que
les objectifs initiaux concernant la description de la dynamique de la zone POMME à
l’échelle tourbillonnaire ont été partiellement compromis.
Il faut enfin notre que CE PROGRAMME N’AURAIT JAMAIS PU SE FAIRE SANS
UNE RELLE COLLABORATION INTER ORGANISMES, à savoir Ifremer et SHOM
pour les moyens à la mer, en y ajoutant le CNRS/INSU et Météo France pour les observations
et les expérimentations.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
102
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
En cohérence avec le choix effectué en 2000 par l’INSU, le CS PROOF a toujours soutenu le
programme, en liaison avec le PATOM, ce que les coordinateurs ont apprécié fortement. Il
n’en reste pas moins qu’il y a deux points que les différents programmes (plus
particulièrement de terrain) devraient considérer :
• POMME a été suivi par de nouvelles actions, de taille certainement plus modeste, mais
engageant néanmoins la communauté scientifique PROOF impliquée dans POMME (les
programmes PECHE, BIOSOPE, KEOPS). Ce n’est pas tant la date de ces campagnes de
terrain (à peu près 3 ans après POMME) que leur multiplicité et leur concomitance qui ont
posé problème. Cela a certainement nui à l’implication des équipes dans les actions post –
campagnes, soit en obligeant certaines équipes à clore au plus tôt la période POMME pour
être prêtes à se mobiliser sur une nouvelle campagne (au détriment de l’analyse des
résultats et de l’interprétation de ces analyses), soit au contraire en ralentissant le travail
d’analyse et d’interprétation par un surplus de travail. Une planification peut être encore
un peu plus rigoureuse au niveau du CS des différents projets est certainement possible.
• Pour des actions de terrain, le soutien, une fois ces actions effectuées, est toujours difficile
à obtenir, surtout s’il ne concerne pas des mesures en laboratoire d’échantillons recueillis
en mer. En particulier, cela concerne les réunions de travail et de synthèse, les congrès et
les articles. Même s’il est indiscutable qu’un effort a été fait pour POMME dans ce
domaine, et même si le choix de la communauté de publier dans un journal cher (JGR) a
un certain coût qu’elle doit assumer, la poursuite de réunions de la communauté POMME
n’a pu se faire ces deux dernières années, faute de financement. A posteriori, cela a
certainement nui à la cohérence du numéro spécial POMME dans JGR, et il sera
nécessaire de trouver une manière de continuer à financer les travaux devant amener la
synthèse finale de POMME autour d’un petit groupe de personnes.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
103
PROXSi
I RESUMES
Résumé étendu
Objectif : calibrer δ30Si comme proxy de l’utilisation de l’acide silicique par les diatomées, en
couplage avec δ15Ndiat et δ13Cdiat de la matière organique intrinsèque de celles-ci.
Stratégie : (1) « Méthodologique ” : étude de la faisabilité de la spectromètrie de masse en
thermo-ionisation (IUEM, Brest) pour la détermination en haute précision de δ30Si, (2)
“ Océan actuel ” utilisation du δ30Si de la phase liquide et particulaire d’échantillons prélevés
lors de la campagne CADO (janvier-février 2003 , Océan Austral) pour évaluer l’utilisation
de l’acide silicique dans la couche de surface, (3) “ Paléocéanographie ” : l’analyse comparée
des signaux isotopiques δ30Si, δ15Ndiat et δ13Cdiat pour 1 carotte de sédiment dans la zone
subantarctique, zone clé de l’Océan Austral en paélocéanographie, pour évaluer la variabilité
de la contribution des diatomées à la production primaire au cours du stade isotopique 2.
Résultats : au cours de ces 3 ans d’étude le premier volet n’a pu être réalisé : en raison d’un
fractionnement non négligeable du silicium dans la source le δ30Si des échantillons est
déterminée à ± 0.5 pour mille prés, ce qui reste insuffisant pour atteindre les objectifs
scientifiques du programme). Par contre les deux autres volets ont été (ou sont en voie d’être)
atteints au cours du séjour post doctoral de C. Beucher à l’UCSB, USA, grâce à une
coopération avec M.I. Brzezinski qui nous a permis de mesurer δ30Si en spectrométrie de
masse à gaz (SiF3+). Les premiers résultats en δ30Si pour les échantillons recueillis en phase
liquide et particulaire dans la couche de surface montrent que le fractionnement du silicium
par les diatomées antarctiques est deux fois plus important que pour les diatomées des milieux
tempérés. Parallèlement, l’analyse du δ30Si de l’opale de la carotte MD 88-769 (zone
subantarctique) a été réalisée et les variations relatives des proxys δ30Si et δ15N comparées.
Les premiers résultats en δ30Si de l’opale montrent le découplage entre ces deux proxys
suggèrant une moindre contribution des diatomées à la production primaire au stade
isotopique 2, en accord avec Brzezinski et al. (2002). Ce découplage pourrait s’expliquer par
un changement de communauté phytoplanctonique dominée pendant l’Holocène par les
diatomées et pendant le dernier glaciaire par des organismes non-siliceux. Cependant, les
teneurs en silice biogène de la carotte MD88-769 augmentent pendant le dernier glaciaire
(Dézileau et al., 2003) infirmant cette hypothèse. Il semble donc plus logique de penser que
les diatomées ont pu changer de comportement physiologique au cours des derniers 50000
ans, peut être en relation avec une fertilisation des eaux par des apports supplémentaires de
fer, micro-nutriment limitant la production dand l’océan moderne.
Extended abstract
Objective : Calibration of δ30Si as a proxy of the uptake of silicic acid by diatoms, coupled
with
δ15Ndiat et δ13Cdiat of the organic matter embedded in the diatom frustule.
Implementation : (1) « Methods » ” : to establish the capabilities and limits of thermoionisation spectrometry (Finnigan Triton T1, IUEM-Brest) for high precision measurements
of δ30Si, (2) “ Modern Ocean ” : surface samples, collected during the CADO cruise
(Southern Ocean, Jan.-Feb. 2003) in the liquid and particulate phase, are used to measure the
uptake of silicic acid using δ30Si as a proxy, (3) “ Paleoceanography »: from comparative
profiles of δ30Si, δ15Ndiat et δ13Cdiat in a sediment core (MD 88-769) collected in the
subantarctic zone (Indian sector), the contribution of diatoms to the past primary production is
discussed.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
104
Results : during the last 3 years we showed that the fractionation of Si in the mass spec source
limits the capabilities of using thermo-ionisation mass spectrometry for precise δ30Si
determination : ± 0.5 per mil is a bit too large to tackle the PROXSi objectives. However,
during the on-going post-doctoral stay of C. Beucher at the University of California at Santa
Barbara, using gas (SiF3+) mass spectrometry, the two other components of the PROXSi
implementation plan have been (or are being) completed, in cooperation with M. I.
Brzezinski. The δ30Si data show that the fractionnation of Si in antarctic diatom frustules is 2
times higher than in diatoms growing in temperate environments. Consistent with Brzezinski
et al. (2002) the comparative profiles of δ30Si and δ15Ndiat show a decoupling between these
two proxies, suggesting that during isotopic stage 2 and the Last Glacial Maximum, diatoms
might have been less contributors to the total primary production than we used to think.
Interestingly, Dezileau et al. (2003) showed that, during these periods, in that area of the
Southern Ocean, the sediments remained opal rich. So, we think that the decoupling between
these two proxies might result as well from a decreased Si uptake in surface waters due to a
physiological adapatation of diatoms in response to increasing Fe inputs in the surface waters
of the Indian sector of the Southern Ocean, without changing diatom predominance.
II BILAN SCIENTIFIQUE
1-Objectif : calibrer δ30Si des diatomées, qui présente un fort potentiel pour reconstruire les
variations passées du cycle du silicium et de la productivité siliceuse, en couplage avec la
détermination de δ15Ndiat et δ13Cdiat de la matière organique intrinsèque des diatomées,
proxies de la paléoproduction primaire.
2-Implementation : 2.1. Partie méthodologique : La détermination du δ30Si par le
spectromètre de masse TRITON T1 de l’IUEM s’est avèrée plus laborieuse que prévu, en
raison d’un fractionnement isotopique important dans la source au cours de l’émission d’ions
SiO2-. Un échantillon donné est mesuré avec une précision de ± 0.01%o, niveau exigé pour la
détermination du δ30Si (diatomées ou phase liquide). Par contre la reproductibilité entre
échantillons est de 0.05 %o, ce qui ne répond donc pas à l’objectif recherché.
2.2. Volet “ Océan moderne ” (campagne CADO, Océan Austral, février 2003) : Beucher
et al. (2004) ont montré que si l’océan Austral est exportateur de biosilice (D/P moyen = 0,37)
en période printanière il est peu ou pas exportateur de biosilice en période estivale (D/P
moyen = 0,9). Au cours de son séjour post-doctoral (Bourse Lavoisier) chez M. I. Brzezinski
(UCSB, USA), un des trois spécialistes mondiaux de la détermination du δ30Si dans les
diatomées et en phase liquide C. Beucher a déterminé δ30Si dans les échantillons d’eaux de
surface (phase solide et liquide) recueillis pendant la campagne CADO, secteur Indien de
l’Océan Austral, entre l’Autralie et le continent Antarctique). δ30Si est déterminé par
spectrométrie de masse à gaz (SiF3+). Les δ30Si ont d’abord été mesurés pour les diatomées
recueillies à l’aide d’un filet à vide de maille 50 µm : conformément au modèle de Rayleigh
(système semi-fermé) les δ30Si des diatomées varient de valeurs négatives (-0.66 pour mille),
dans les stations où l’utilisation relative de l’acide silicique est faible, à des valeurs
positives (+1.76 pour mille) pour les stations où cette utilisation de l’acide silicique est forte.
Une mesure de δ30Si – Si(OH)4 a été réalisée pour l’eau de surface d’une station située dans
la Seasonal Ice Zone : il est de 1.39. Dans ces conditions le modèle de Rayleigh (cas d’un
système semi-fermé) donne un fractionnement ε =δ30Si–BSiO2 - δ30Si–Si(OH)4= -0.66 –
(1.39)= - 2.05 pour mille. Ceci est le double du fractionnement mesuré par De La Rocha
(1998) pour des diatomées tempérées croissant en conditions optimales, confirmant ainsi les
premiers résultats de Varella (2004) pour l’Océan Austral. Ainsi les diatomées antarctiques
croissant en conditions défavorables en été (bilan production-dissolution négatif, déficit en
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
105
fer) présentent non seulement des rapports Si/C anormalement élevés mais semblent
également capables de fractionner davantage le silicium lors du processus de silicification.
2.3. Volet “ Paléocéanographie ” : carotte MD 88-769 : Les sédiments recueillis à 46°S,
90°E sont situés sous le Front Subantarctique actuel. Ils sont influencés par la migration des
fronts hydrologiques et par les masses d’eaux antarctiques au cours des périodes glaciairesinterglaciaires. Les premiers résultats (Figure 1) en δ30Si de l’opale montrent le découplage
avec δ15Ndiat, suggèrant une moindre contribution des diatomées à la production primaire au
stade isotopique 2, en accord avec Brzezinski et al. (2002). Ce découplage pourrait
s’expliquer par un changement de communauté phytoplanctonique dominée pendant
l’Holocène par les diatomées et pendant le dernier glaciaire par des organismes non-siliceux.
Cependant, les teneurs en silice biogène de la carotte MD88-769 augmentent pendant le
dernier maximum glaciaire (Dezileau et al., 2003) infirmant cette hypothèse. Il semble donc
plus logique de penser que les diatomées ont pu changer de comportement physiologique au
cours des derniers 50000 ans, peut- être en relation avec une fertilisation des eaux par des
apports supplémentaires de fer, micro-nutriment limitant la production dand l’océan moderne.
MD 88-769 (49°S, 90°E)
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
33
31
29
27
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
3
0,00
1
delta 30Si (pink) & delta15N (blue), per
mill
7,00
-1,00
time (-kyears)
Figure 1- Programme PROXSi : enregistrements sédimentaires (MD 88-769 : 49°S90°E, Océan Austral) montrant le découplage de δ30Si de l’opale et du δ15Ndiat
Références :
Beucher C, Tréguer P., Happette A.-M., Corvaisier R., Metzl N., Pichon, J.-J.. Geophysical Research Letters, 31,
L09305, doi: 10.1029/2003 GLO 18998;
De la Rocha, C.L., Brzezinski, M.A., DeNiro, M.J. and Shemesh, A., 1998. Nature, 395, 680-683;
Dezileau, L., Reyss, J.L. and Lemoine, F., 2003. Marine Geology, 202, 143-158.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
106
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
2003
Chercheurs
0,6
ITA
0,2
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
0,4
0,2
0,2
2004
2005
(prévu)
Total
0,4
0,2
0,5
0,2
0,2
0,2
o Budget complémentaire (€)
Origine
2002
Régional
National*
Soutien campagne
Européen *
Autres *
2003
2004
2005
(demandé)
4360
Total
4360
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2003
30 j
2004
2005
(demandé)
Total
30 j
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…) : PAGES/JGOFS : IGBP
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ? oui avec
M.I. Brzezinski, University of California at Santa Barbara, USA
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ? pas
encore : nous attendons l’achèvement des mesures à l’ UCSB.
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
o Liste des publications
Beucher C, Tréguer P, Hapette A.-M., Corvaisier R. (2004) Intense summer Si-recycling in the surface
Southern Ocean. Geophysical Research Letters, 31, L09305, doi : 10.1029/2003GL018998, 2004.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
107
Crosta, X., Shemesh, A., Etourneau, J. , Yam, R. , Billy, I. and Pichon, J.J., soumis, Nutrient cycling in
the Indian sector of the Southern Ocean over the last 50.000 years. Global Biogeochemical Cycles.
o Liste des communications à des colloques internationaux
Tréguer P., Beucher C. (2005) The silica cycle in the modern and past ocean : updated views. General
Assembly of the European Geosciences Union, Vienne, April 2005.
Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre de
la thèse)
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
o Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
108
PROMESO
I RESUMES
Résumé étendu
Ce projet s’inscrit dans le thème 2 de PROOF et s’intéresse aux effets de la turbulence
mésoéchelle sur la structure des écosystèmes planctoniques et les flux biogéochimiques. En
effet, des études récentes ont montré que la dynamique associée aux fronts océaniques de
petite échelle, créés par les interactions entre tourbillons, induit des gradients intenses en
vorticité et en nutriments ainsi qu’une circulation agéostrophique importante. Des
observations montrent également des réponses différentes parmi la grande diversité des
groupes fonctionnels planctoniques ne pouvant être reproduites par des modèles simples de
type N-P-Z-D. De plus la variabilité des forçages atmosphériques, couplée à cette dynamique,
a des effets importants mais mal connus sur la variabilité de la couche mélangée et les
remontées de sels nutritifs. Dans ce contexte nous adressons deux questions: (1) Quel est le
rôle de la dynamique horizontale et verticale des fronts sur la structure des écosystèmes
planctoniques ? (2) Comment la variabilité du forçage par le vent affecte la structure et
le fonctionnement des écosystèmes dans ces zones à forte variabilité mésoéchelle ?
Notre stratégie a consisté à développer une modélisation numérique du Courant
Antarctique Circumpolaire reproduisant une turbulence mésoéchelle réaliste. La démarche
générale est de forcer des modèles d’écosystèmes de différentes complexités par cette
dynamique.
Pour la question (1) nous avons montré que les processus à méso et submésoéchelle
contraignent fortement la structure des écosystèmes en créant une ségrégation spatiale entre
deux classes de taille de phytoplancton. La dominance du grand phytoplancton est favorisée
dans les structures filamentaires riches en nutriments. La dynamique à fine échelle accroît
globalement la compétitivité du grand phytoplancton en surface et la fait décroître en subsurface. Toutefois le rôle de la pression de broutage est particulièrement important dans
l’organisation de cette dominance et est augmenté significativement par la présence de la
dynamique à fine échelle.
Pour la question (2) une première approche s’est focalisée sur les interactions entre ondes
inertielles forcées par un vent haute fréquence et dynamique submésoéchelle dans les couches
de surface. Un vent haute fréquence conduit à une injection très importante de traceur dans la
couche mélangée, qui s’explique par le phénomène de résonance. Ce phénomène n’est pas
reproduit avec un forçage par le vent journalier qui sous estime d’un facteur supérieur à 2 la
pompe verticale de traceur.
A présent il est prévu d’utiliser un nouveau modèle d’écosystème, basé sur le concept de
continuum de classes de tailles, pour étudier les compétitions entre classes de tailles et le
broutage sélectif du plancton (collab. Pr. Peter Franks - SCRIPPS-UCSD).
Extended abstract
This project is part of the theme 2 of PROOF and is focused on the effects of mesoscale
turbulence on planktonic community structure and biogeochemical cycles. Indeed, recent
studies have revealed that dynamics associated with small-scale oceanic fronts driven by
interacting eddies exhibit intense gradients (in vorticity and nutrients) and ageostrophic
circulation that include upwellings and downwellings. Moreover the variability of
atmospheric forcing associated with the nonlinear small-scale frontal dynamics strongly
affects the mixed layer variability and induces a strong effect on nutrients inputs that is not
yet well understood. Observations show differential responses among a variety of plankton
functional groups and size classes that cannot be reproduced by simple N-P-Z-D models. In
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
109
this context we address the two following questions. (1) What is the role of the vertical and
horizontal dynamics in frontal zones on the local plankton ecosystem structure? (2) How
does the variability in wind forcing affect the ecosystem structure and functioning in
mesoscale and sub-mesoscale zones?
Our implementation plan has consisted in developing a numerical model configuration of
the Antarctic Circumpolar Current that reproduces realistic mesoscale turbulence at statistical
equilibrium and forces the dynamics of plankton ecosystems models.
For the question (1) we have shown that the mesoscale and sub-mesoscale processes
strongly constrain the ecosystem structure, creating a spatial segregation between two
phytoplankton size classes. The dominance of large phytoplankton is favoured into fine scale
filaments rich in nutrients. The role of grazing pressure is particularly important in the
organisation of phytoplankton dominance and significantly increased by fine scale dynamics
inducing a shift in phytoplankton dominance from large to small phytoplankton in surface
layers. The fine scale dynamics globally increases the large phytoplankton competitiveness in
surface layers and decreases it in subsurface.
For the question (2) a first approach has been proposed. It focuses on physical interactions
between near-inertial oscillations forced by high frequency winds and sub-mesoscale
dynamics in surface layers. A high frequency wind gives rise to a very important injection of
tracer into the mixed layer. The resonance mechanism explains the large nutrient injection
triggered by intermittent wind pulses and is not reproduced with daily winds. Daily wind
forcing under estimates the vertical pump of tracer by a factor greater than 2.
A new ecosystem model, based on continuum size-spectrum ecosystem model, is planned
to be used to study size-based competition and size-selective gazing in the plankton, in
collaboration with Pr. Peter Franks (SCRIPPS-UCSD).
II BILAN SCIENTIFIQUE
Les deux questions scientifiques que nous avons proposé d’adresser au cours de ce projet
sont : (1) Quel est le rôle de la dynamique horizontale et verticale des fronts sur la structure
des écosystèmes planctoniques ? (2) Comment la variabilité du forçage par le vent affecte la
diversité fonctionnelle des écosystèmes dans ces zones à forte variabilité mésoéchelle ?
Ces question sont motivées par des résultats récents montrant d’une part que les
mécanismes de « stiring » horizontal et d’advection verticale liés à la turbulence mésoéchelle
peuvent contraindre fortement la dynamique des écosystèmes planctoniques (Abraham 1998;
Lévy et al. 2001; Martin et al. 2002) et d’autre part que la réponse des écosystèmes
planctoniques dépend fortement de l’extrême diversité fonctionnelle observée au sein de ces
écosystèmes (Hulot et al. 2000).
Notre démarche a consisté tout d’abord à développer une modélisation à haute résolution
d’une zone frontale du Courant Antarctique Circumpolaire reproduisant une dynamique
mésoéchelle réaliste à l’équilibre pendant l’été austral. Cette zone géographique est
particulièrement relevante du fait de sa forte variabilité mésoéchelle mais aussi des vents qui
sont particulièrement forts comparés à ceux de l’hémisphère nord en particulier pendant l’été
(Large & Yeager 2004). Un modèle d’écosystème a été développé permettant de prendre en
compte une complexité de réseau trophique allant de la structure la plus simple (N-P-Z-D) à
celle des modèles utilisés en modélisation régionale et globale actuellement.
Nous présentons ici deux travaux apportant des éléments de réponse aux questions posées.
L’un utilise un modèle d’écosystème simple considérant la compétition entre deux classes de
phytoplancton sans forçage par le vent, l’autre considère l’effet du forçage par le vent sur les
apports en nutriments dans les couches de surface. D’autres études sont en cours concernant
des structures d’écosystèmes plus complexes, notamment en continuum de classes de taille
dans le cadre d’une collaboration avec le Professeur Peter Franks (SCRIPPS, UCSD).
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
110
1. Rôle de la dynamique frontale dans les compétitions phytoplanctoniques.
La figure 1 (a-b) montre un zoom sur la distribution spatiale des deux classes de taille de
phytoplancton prises en compte dans le modèle lorsque l’on considère une pression de
broutage faible (fig. 1a) ou forte (fig. 1b). On observe que le modèle reproduit une répartition
filamentaire de la biomasse induite par la dynamique submésoéchelle et que cette dernière
contraint fortement la structure de l’écosystème en créant une ségrégation spatiale au sein du
phytoplancton. L’émergence et la dominance de la classe de taille la plus grande (P2) sont
favorisées dans les fines structures riches en nutriments. Dans le cas où la pression de
broutage est faible (fig. 1a) une anti-corrélation très nette est observée entre cette classe de
taille et la plus petite (P1). Toutefois P2 est partout dominant en moyenne sur la verticale.
Lorsque l’on prend en compte un broutage important mais réaliste (fig. 1b), la dominance de
P2 est fortement réduite et la corrélation spatiale entre les deux classes de tailles devient
positive. Toutefois P1 est alors dominant à l’extérieur des structures filamentaires, P2 restant
dominant à l’intérieur. Cette ségrégation spatiale est principalement observée au sud du front
de grande échelle dans une zone fortement filamentaire.
La figure 1 (c) met en évidence les rôles respectifs de la dynamique filamentaire et du
broutage sur la structure verticale de l’écosystème en comparant deux dynamiques différentes
(1D et 3D) prenant en compte les deux pressions de broutages différentes. Le résultat clé est
que l’effet du broutage est très sensible à la prise en compte de la dynamique fine échelle.
Sans cette dynamique son effet est faible et tend à diminuer la compétitivité de la classe
dominante en fonction de la profondeur (P1 en surface, P2 en sub-surface). En présence de
cette dynamique son effet est d’induire une inversion de dominance en surface de P2 vers P1,
alors que la dominance de P2 est conservée en sub-surface. On observe également que la
dynamique fine échelle accroît la compétitivité de P2 en surface, et la réduit en sub-surface.
2. Effet des ondes quasi-inertielles excitées par un vent haute fréquence réaliste.
Il s’agit ici de quantifier les effets d’une série de vents réaliste sur la variabilité de la
couche mélangée et des injections de sels nutritifs dans les couches de surface (pompe
verticale) en présence d’un champ de tourbillons mésoéchelle dans le cadre d’une
modélisation aux équations primitives similaire à celle utilisée dans la section précédente.
Les résultats (non montrés) révèlent un effet très significatif : un vent haute fréquence
induit une injection de sels nutritifs très importante dans la couche mélangée alors que sans
vent ces injections sont négligeables. Le phénomène de résonance mis en évidence dans des
études antérieures permet d’expliquer cette forte injection qui n’est pas observée lorsque l’on
utilise des vents journaliers. En particulier un forçage par des vents journaliers sous estime la
quantité de traceur d’un facteur supérieur à 2. Ces résultats (Rivière et al. submitted) montre
le rôle crucial de la variabilité haute fréquence du vent dans la dynamique de la couche
mélangée et pourrait permettre d’expliquer notamment l’incapacité des modèles de basins
actuels de reproduire des couches de mélanges suffisamment profondes dans les régions
australes durant l’été. Ces résultats montrent également le rôle potentiellement important de
ce type de forçage sur l’enrichissement de la couche mélangée et donc sur la réponse des
écosystèmes planctoniques. Ils seront utilisés pour répondre à la question (2) de ce projet.
(a)
(b)
(c)
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
111
850
13
800
12
650
750
600
7
600
550
6
550
0.016
0
800
500
X
day 815 PHY2 ( intz : 151 m)
800
0.1
700
650
700
0.014
800
z
0.035
850
0.03
800
750
0.025
700
650
0.06
600
0.02
0
0.08
0
600
600
X
day 815 PHY2 ( int : 151 m)
0.12
750
0
900
0.14
850
0.018
0
900
700
0.02
0
650
600
0.022
0
700
8
500
0.024
800
Z
Y
9
0.026
850
Z
Y
Y
10
700
z
900
11
750
Y
day 815 PHY1 ( int : 151 m)
−3
x 10
0
z
0
day 815 PHY1 ( int : 151 m)
900
550
0
700
800
X
0.015
0
600
0
550
500
500
600
X
700
800
Figure 1: (a) Distribution horizontale de P1 (petit phytoplancton) en haut et P2 (grand phytoplancton) en bas,
dans un zoom sur les structures filamentaires dans la partie sud du front de grande échelle dans l’A.C.C. à
l’équilibre. Dans cette simulation une faible pression de broutage est appliquée. Les concentrations sont en mmol
N m-3 et moyennées sur la couche euphotique (150 m). X longitude en km, Y latitude en km.
(b) Idem (a) mais pour une forte pression de broutage (c) Effets de la dynamique à petite échelle sur la structure
verticale de l’écosystème: profil vertical de la dominance relative α = (P2-P1)/(P2+P1) calculé à l’aide de la
moyenne horizontale de P1 et P2. Quatre simulations sont comparées faible et fort broutage en basse et haute
résolution. La basse résolution peut être considérée comme équivalente à une modélisation 1D. Trait fin : basse
résolution ; trait gras : haute résolution ; trait continu : faible broutage ; trait pointillé : fort broutage.
Figure 1: (a) Horizontal distribution of P1 (small phytoplankton) in upper panel and P2 (large phytoplankton) in
lower panel, in a zoom on filamentary structures in the southern part of a large scale front in the ACC at the
equilibrium. In this simulation a low grazing pressure is applied. Concentrations are in mmol N m-3 and meant
over the euphotic zone (150 m).
(b) Same as (a) but for a high grazing pressure
(c) Effects of small scales on the vertical structure of the ecosystem: vertical profile of the relative dominance α
= (P2-P1)/(P2+P1) calculated with the horizontal mean of P1 and P2 concentrations. Thin line: Low resolution;
heavy line: High Resolution; continuous line: Low Grazing pressure; dashed line: High Grazing pressure.
II BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
Chercheurs
(2 Maîtres de
Conférences dont 1 en
délégation au CNRS
depuis septembre
2003)
ITA
Thésitifs
Post-doc
2002
2003
2004
Total
1.5
2005
(prévu)
1.5 ou 1
1
1.5
1
-
1
-
1
-
2
-
5
-
5.5
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
112
Participation étrangère
-
-
-
-
-
2002
2003
2004
2005
(demandé)
Total
o Budget complémentaire
Origine
Régional
National*
Soutien campagne
Européen *
Autres *
(IUEM – Relations
Internationales)
1 k€
1 k€
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2003
2004
2005
(demandé)
Total
-
o Utilisation des SO/ORE : Néant
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
Ce projet s’intègre dans le cadre du Réseau d’Excellence Européen EUROCEANS dans
lequel nous avons plusieurs actions en cours d’élaboration (PhD, collaborations), ainsi que
dans le cadre plus général du programme international IMBER : “Marine biogeochemical
cycles, ecosystems and Global Change”. Le thème 2 de IMBER concerne : “Sensitivity to
Global Change : How will key marine biogeochemical cycles and ecosystems and their
interactions respond to global change ?”. Notre projet s’insère dans le point 1 de ce
theme 2: “The impact of climate induced changes in circulation, ventilation, and
stratification on marine biogeochemical cycles and ecosystems”, et plus spécifiquement
les key questions 1 et 3: “What are the process linkages between physical variability,
biogeochemical cycles, and ecosystems and how will these be impacted by global change”
et “Which components of physical variability impact most on biogeochemical cycles,
fluxes, and ecosystems?”
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Ce projet nous a permis de mettre en place une collaboration internationale avec les USA.
Une collaboration avec le Professeur Peter Franks (SCRIPPS, UCSD) débute actuellement
reliée directement à la problématique que nous développons dans ce projet. Elle est basée
sur une forte convergence des approches et intérêts scientifiques de nos deux équipes et
concerne deux aspects : l’étude de l’effet de la dynamique meso- et subméso-échelle sur
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
113
les compétitions au sein des écosystèmes planctoniques ainsi que l’étude de l’effet de la
variabilité des forçages atmosphériques sur ce type de compétitions. Il est prévu
notamment d’utiliser un modèle en continuum de classes de tailles en phytoplancton et
zooplancton (Poulin, Flierl and Franks in prep) pour adresser ces questions. Des
collaborations autour de cette problématique sont également envisagées dans le cadre de
futurs programmes américains ou européens, et Peter Franks propose un financement
américain pour accueillir P. Rivière plusieurs mois à la SCRIPPS en 2005/2006.
o Interaction avec le service base de données PROOF : Néant
o Liste des publications
Publications dans des revues à comité de lecture :
Fasham, M.J.R., Flynn, K.J., Pondaven, P., Anderson, T.R., and P. W. Boyd: Development of a robust
marine ecosystem model incorporating diatoms, non-diatoms and zooplankton: a comparison of
results for iron-replete and iron-limited areas, and the SOIREE iron fertilisation experiment DeepSea Research part I (accepted)
Rivière P., A.M. Treguier, P. Klein (2004) : Effects of bottom friction on nonlinear dynamics of an
oceanic baroclinic jet. Jour. Phys. Oceanog., 34, 416-432.
Leynaert, A., Bucciarelli, E., Claquin, P., Dugdale, R.C., Pondaven, P. & O. Ragueneau (2004) Effects
of iron deficiency on diatom cell size and silicic acid uptake kinetics. Limnology & Oceanography,
49(4), 1134-1143
Martin, A.P. & P. Pondaven (2003) On estimates for the vertical nitrate flux due to eddy pumping.
Journal of Geophysical Research, Vol. 108, NO. C11, 3359, doi: 10.1029/2003JC00 1841, 2003.
Mongin, M., Nelson, D.M, Pondaven, P., Brzezinski, M.A. & P. Tréguer (2003) Simulation of upperocean biogeochemistry with a flexible-composition phytoplankton composition : C, N and Si cycling
in the western Sargasso Sea. Deep-Sea Research part I, 50, 1445-1480.
Anderson, T.R.A. & P. Pondaven (2003) Non-Redfield carbon and nitrogen cycling in the Sargasso
Sea: pelagic imbalances and export flux. Deep-Sea Research part I, 50, 573-591
Blain, S., Sedwick, P.N., Griffiths, F.B., Quéguiner, B., Bucciarelli, E., Fiala, M., Pondaven,P. & P.
Tréguer (2002) Quantification of algal iron requirements in the Subantarctic Southern Ocean (Indian
sector) Deep Sea Research Part II, 49, 3255-3273
Ragueneau, O., Dittert, N., Pondaven, P., Tréguer, P. & L. Corrin (2002) Si/C decoupling in the world
ocean: is the Southern Ocean different' Deep Sea Research Part II, 49, 3127-3154.
Tréguer, P. & P. Pondaven (2002), Climatic changes and the carbon cycle in the Southern Ocean I &
II: a step forward. Deep Sea Research Part II, 49, 1597-1600.
Publications soumises ou en préparation :
Rivière P., P. Pondaven : Phytoplankton competitions in frontal oceanic regions. (submitted to Jour.
Mar. Sci.)
Rivière P., E. Danioux, P. Klein: Effects of high frequency winds on surface dynamics in the Antarctic
Circumpolar Current. (submitted)
Rivière P., X. Carton, E. Danioux : A mechanism for meridional asymmetry of eddy generation in
frontal zonal jets. (submitted to JPO)
Martin, A. & P. Pondaven New primary production and nitrification in the Sargasso Sea: a modelling
study. Global Biogeochemical Cycles. (to be submitted)
Pondaven P., P. Rivière : Effects of meridional mixed layer depth gradient on a local ecosystem in
frontal regions (in preparation)
o Liste des communications à des colloques internationaux
Rivière, P., A-M. Tréguier, P. Klein (février 2002) : ‘Effects of bottom friction on a baroclinically
unstable oceanic jet’. Oral communication, AGU Hawaii
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
114
Mongin, M., P. Rivière, P. Pondaven (février 2002) : ‘Modeling mesoscale processes and Nutrient
limitation impact on the biological pump in the frontal zone of the Austral ocean’. Poster, AGU,
Hawaii.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Mathieu Mongin, Université de Bretagne Occidentale, Ecole doctorale des sciences de la
mer, en collaboration avec l’Oregon State University (D. Nelson, Y. Spitts) :
Titre: « Interactions entre les métabolismes du carbone de l’azote, du fer et du silicium
chez les microalgues: développement d’un modèle écophysiologique et évaluation des
impacts sur les flux de matière et les rapports de Redfield en milieu océanique. »
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
Néant
Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
115
SUBMESO
I RESUMES
Résumé étendu
1 : Objectifs
Ce projet a pour but de quantifier le rôle de la dynamique de sub-mésoéchelle sur les flux
biogéochimiques. Les études menées visent à finaliser les résultats obtenus dans le cadre
d’expériences numériques courtes (30 jours) et de faible extension (Lévy et al., 2001), et à les
étendre aux échelles régionales et de bassin et sur un cycle annuel. C’est en effet à ces
échelles là que la quantification de l’importance des mécanismes mésoéchelle et submésoéchelle est réellement significative. L’objectif est d’évaluer l'impact de ces mécanismes
sur les bilans globaux de production, d'export et de reminéralisation, et de comprendre
régionalement l'ensemble des processus d'interaction impliqués.
2 : Stratégie
L'océan Atlantique sert de cadre à cette étude. Nous suivons une approche basée à la fois sur
des modèles numériques et sur des observations d’images satellites issues de capteurs
différents. Deux études de modélisation distinctes et complémentaires sont menées. La
première étudie le cas d’un régime hydro-dynamique turbulent en équilibre statistiquement
stationnaire. La seconde explore les processus à l’échelle d’une double-gyre de dimension
réduite. L’analyse d’images satellites haute-résolution se focalise sur deux régions :
l’Atlantique nord-est (région POMME) et le système des Canaries.
3 : Résultats
Les principaux résultats obtenus sont les suivants :
1- Le processus de transport prédominant induit par la sub-mésoéchelle (apport verticaux
versus mélange horizontal) dépend fortement du contexte grande échelle (Lévy, 2003).
2- La dynamique sub-mesoechelle peut localement augmenter la production nouvelle
d’un facteur 3. Les échanges air-mer de CO2 ne sont pas nécessairement modifiés
pour autant : les apports sub-mesoechelle de DIC à la surface sont compensés par des
apports d’eau froide aux mêmes échelles, alors que l’augmentation de PP est localisé
en sub-surface (Mahadevan et al., 2004)
3- Nous avons mis en évidence une variabilité basse fréquence des petites échelles lié à
l’activité sub-mésoechelle (équivalant aux régimes de temps dans l’atmosphère). Cette
variabilité concerne les pentes des spectres du phytoplancton et du zooplancton (Lévy
et Klein, 2004)
4- La production hivernale dans l’Atlantique nord-est est maximale dans la zone de fort
gradient de couche de mélange hivernale (pour des profondeurs comprises entre une
et deux fois la couche euphotique) (Lévy et al., 2005).
Les études de modélisation double-gyre et d’analyse d’images haute-résolution sont en
cours, et serviront à quantifier l’impact de la sub-mésoéchelle.
Extended abstract
1: Objectives ;
The main goal of this proposal is to quantify the effect of sub-mesoscale dynamics on
biogeochemical budgets on regional and basin scale. By basin scale we mean an ocean basin
such as the North Atlantic which consists of several regions including the subtropical gyre,
the subpolar gyre and upwelling regions. By sub-mesoscale, we mean scales one order of
magnitude smaller than the Rossby radius of deformation, i.e. 1 to 10 km horizontal scales.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
116
Until now, only one process study over a restricted (150 km wide) and idealized region of the
ocean was concerned with the role of sub-mesoscale dynamics on the cycling and patterns of
nitrogen and chlorophyll (Levy et al., 2001).
The specific objectives of this study are as follows :
To further investigate the processes involved, in realistic and various turbulence and
biogeochemical regime.
To quantify the importance of sub-mesoscale physics on primary production, export and
remineralization.
To asses the errors and improve the performance of eddy-permitting and non-eddy resolving
biogeochemical-dynamical models with the view to improve climate modeling experiments.
2: Implementation plan
We employ both high resolution coupled physical-ecosystem models and high resolution
multi-sensor satellite data to investigate the importance of the coupling between ocean
dynamics and ocean biogeochemistry at sub-mesoscale.
A structured program of numerical experiments and satellite data analysis was followed:
1.
Canal periodic experiments : The process study of Levy et al. (2001) was extended to
include the impact on the sea-surface PCO2.
2.
Statistically Steady equilibrated turbulence experiments.
3.
Double-gyre experiments
4.
High-resolution multi-sensor satellite data analysis.
3: Results
The main results are:
1- Sub-mesoscale dynamics strongly modulate horizontal or vertical transport depending on
the large scale context (Lévy, 2003).
2-Sub-mesoscale dynamics can loclly increase New production by a factor of 3. However, this
does not necessarily affect air-sea CO2 exchanges. Indeed, the effects of upward
transport of DIC and cold waters compensate each other at the surface, while NP
enhancement concerns the sub-surface (Mahadevan et al., 2004).
3- Small scales of phytoplankton and zooplankton are subjected to low frequency variability
(equivalent to the atmospheric weather regimes) (Levy and Klein, 2004).
4- Winter production in the north-east Atlantic is maximum in the region of maximum winter
mixed-layer depth gradient (and comprised betwwen once and twice the euphotic layer)
(Lévy et al., 2005).
We are now working on the double-gyre modelling study and on the analysis of highresolution satellite. These studies should povide an estimate of the impact of sub-mesoscale
dynamics on biogeochemical budgets.
II BILAN SCIENTIFIQUE
1. Rôle de la distribution grande échelle des sels nutritifs
Sous la couche euphotique, la distribution de nutritifs dans l'océan résulte de
l'équilibre entre le mélange le long des isopycnes et la reminéralisation de la matière
organique. De ce fait, la distribution de nitrate ne présente pas nécessairement les structures
frontales que la densité peut présenter. Par exemple, le Gulf Stream apparaît clairement
comme un front entre deux provinces biogéochimiques très contrastées, avec d'un côté les
eaux du large très oligotrophes, et de l'autre les eaux côtières très productives. Par contre, les
eaux sont oligotrophes de part et d'autre du front des Açores. Ces éléments montrent qu'il
existe un gradient méridien important en nitrates au niveau du Gulf Stream, et qu'au niveau du
front des Açores, il existe essentiellement un gradient vertical en nitrates.
Or l'enrichissement en sels nutritifs résultant de la dynamique à méso-échelle et submésoéchelle dépend à priori de la distribution à grande échelle des nutritifs. Typiquement, en
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
117
l’absence de gradient à grande échelle, les résultats que nous avons obtenus montrent que la
production est augmentée au niveau de tourbillons anticycloniques se trouvant au nord du
front. Ces tourbillons sont constitués de masses d'eau originaires du sud du front, plus en
profondeur donc plus riches en nitrates. La situation observée au niveau du Gulf Stream. est
toutefois l’inverse, c'est-à-dire que les tourbillons cycloniques y sont plus riches que les
tourbillons anticycloniques.
Dans cette étude (Levy, 2003), j’ai mis en évidence et rationalisé ces deux situations
extrêmes. J’ai montré que : 1/ par phénomène de cascade directe, un gradient grande échelle
en nitrate dans la couche euphotique va alimenter une variabilité à mésoechelle puis à submésoechelle, ce qui explique le contraste qu’il peut exister entre l’intérieur et l’extérieur de
certains tourbillons, et 2/ la variabilité de la distribution de nitrate sous la couche euphotique a
par contre peu d’influence directe sur la variabilité du phytoplancton dans la couche
euphotique, car elle influe peu sur la valeur du gradient verticale.
2. Impact de la dynamique sub-mésoéchelle sur les échanges air-mer de CO2
L'impact de la dynamique sub-mésoéchelle sur les échanges air-mer de CO2 n'est pas trivial
car cette dynamique modifie à la fois la température de surface, la concentration en carbone
inorganique dissous (DIC) et la production nouvelle (ainsi que, dans une moindre mesure, de
l’alkalinité). Selon l'importance relative de ces trois facteurs, elle peut soit conduire à une
augmentation des flux air-mer de CO2, soit au contraire à une diminution de ces flux. Une
remontée d’eau induisant des changements en température et DIC proportionnel au gradient
de ses propriétés, nous avons montré que le rapport de ces gradients est le paramètre qui
détermine l’impact potentiel de la dynamique sub-mésoéchelle sur la variabilité de la pCO2.
Sur la base de simulation numériques, il est apparu que la dynamique verticale submésoéchelle ne peut expliquer les fortes variations de pCO2 observées à la surface de l’océan
sur des distances de 10 km ou moins (Mahadevan et al., 2003). Ces résultats suggèrent que les
variations observées résultent du mélange par cascade turbulente de différentes masses d’eau.
3. Rationalisation de le cas d’une turbulence en équilibre statistiquement stationnaire
Afin d'isoler l'influence de la dynamique sub-mésoéchelle, les expériences de Lévy et al.
(2001) sont volontairement idéalisées : seule une longueur d'onde instable est considérée, et
les simulations n'excédent pas un mois. La quantification exacte de l'importance de ces
processus ne peut cependant se faire que dans un cadre plus général, où un certain nombre de
tourbillons peuvent se développer du fait du phénomène de cascade inverse, ce qui permet de
représenter les interactions entre les différentes échelles de manière plus réaliste.
Pour cela, nous avons mis au point une série d’expériences numériques longues correspondant
à des situations de turbulence en équilibre statistiquement stationnaire (Fig. 1). Sur la base de
ces expériences, nous avons montré que (Levy et Klein, 2003) : 1/ La variabilité basse
fréquence associée à la dynamique méso-échelle permet d’expliquer une part importante de la
variabilité observée des spectres de phytoplancton et de zooplancton, 2/ Les résultats obtenus
dans le cas d’une turbulence libre dans Lévy et al. (2001), à savoir que la production nouvelle
est majoritairement augmentée dans les filaments de vorticité négative, sont statistiquement
confirmés dans le cas d’une turbulence entretenue, et 3/ les différences de pentes de spectres
entre phytoplancton et zooplancton dépendent de la dynamique de basse fréquence.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
118
Figure 1 : vorticity, SST, phytoplankton and zooplankton small scale variability as simulated
from the experiments in steady-state turbulence.
4. Quantification à partir d’images satellites multi-capteurs
La première étape du travail a consisté à étudier la variabilité de la chlorophylle de
surface Seawifs aux échelles saisonnières et interannuelles dans l’Atlantique Nord-Est (zone
POMME élargie, années 1998 à 2002). Il est en effet nécessaire de bien comprendre le
contexte et les processus physiques responsables de la variabilité à grande échelle avant
d’aborder l’étude des variabilités à plus petite échelle.
Nous avons comparé 5 cycles saisonniers d’images Seawifs (1998-2002) aux cycles
saisonniers de couches de mélange issues de modèles interannuels sur la même période
(CLIPPER, ORCA2, MERCATOR). Le résultat principal que nous avons obtenu est
l’identification d’un régime très particulier de production primaire, situé dans l’Atlantique
nord-est, vers 40°N. Ce régime «mid-latitude» présente la particularité d’avoir une production
maximale en hiver, lorsque la couche de mélange est la plus profonde. L’existence de ce
régime a des implications importantes au niveau des propriétés biogéochimiques des eaux
subductées. En effet, le régime mid-latitude se situe dans une zone de formation d’eaux
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
119
modales. Ces caractéristiques biogéochimiques renforcent donc l’efficacité de la pompe
biologique dans cette région.
L’analyse des images a également révélé une très forte variabilité, avec des blooms
dont l’intensité varie d’un facteur deux d’une année à l’autre, qui peuvent démarrer aussi bien
en février qu’en avril, et sont caractérisés par la présence d’un front quasi-zonal dont la
latitude est comprise entre 40N et 42N selon les années. Les sorties dynamiques des modèles
MERCATOR et CLIPPER ont permis d’interpréter la variabilité observée en terme de
variation de profondeur de la couche de mélange et de position des gyres. Cette étude fait
l’objet d’une publication sous presse (Levy et al, JGR 2005) .
D’un point de vue méthodologique, l’utilisation de sorties de modèles physiques pour
interpréter la variabilité observée d’observations satellitales biologiques s’est révélée très
concluante. Elle permet en outre une première évaluation de la compatibilité entre modèle
physique et observations de chlorophylle en amont d’application d’assimilation de la couleur
de l’eau dans des modèles couplés dynamique-biogéochimie.
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
0.5
0
0
1
1
2003
0.4
0
0.5
0.5
0.5
2004
0.4
0
1.5
0.2
2005
(prévu)
1
0.6
2
0.4
0.1
Total
2.3
0.6
4
2.1
0.1
1.7
o Budget complémentaire
Origine
2002
2003
Régional
National*
2004
5kE Mercator
5kE CNES
2005
(demandé)
7kE Mercator
9kE CNES
Total
26kE
Soutien campagne
Européen *
Autres *
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
Bateau
2002
2003
2004
2005
(demandé)
Total
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
120
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
NON
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
OUI : le projet a attiré deux chercheurs étrangers (D. Straub et A. Mahadevan) qui sont
venus en sabbatical 6 mois et 9 mois respectivement. Il a aussi attiré un étudiant étranger
(Y. Lehahn), ce qui a permis la mise en place de collaborations avec l’université de Tel
Aviv ; E. Eitzel, qui collabore au projet, est en train d’organiser une visite de plusieurs
mois.
Nous avons également démarré une collaboration avec A. Provenzale (ISPRA, Italie) : son
équipe a récupéré nos simulations, et développe actuellement de nouveau moyen
d’analyse basé sur la dispersion de flotteurs Lagrangiens.
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
Non- Faudrait’il mettre les données satellites haute-résolution qui ont été traitées ?
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
o Liste des publications
Levy, M., Y. Lehahn, J.-M. Andre, L. Memery, H. Loisel, and E. Heifetz (2005). Production
regimes in the Northeast Atlantic : a study based on SeaZiFS chlorophyll and OGCM mixedlayer depth, JGR, in press
Mahadevan, A, Levy, M. and L. Memery (2004). Mesoscale variability of sea surface PCO2:
What does it respond to ? Glob. Biogeoch. Cyc., Vol. 18, No. 1, GB1017
10.1029/2003GB002102
Levy, M. and P. Klein (2004) Does the low frequency variability of mesoscale dynamics
explain a part of the phytoplankton and zooplankton spectral variability ? Proc. Royal Soc.
Lon, vol 460, Issue 2046, pp 1673-1683, DOI : 10.1098/rspa.2003.1219
Levy, M (2003) Mesoscale variability of phytoplankton and of new production : Impact of the
large scale nutrient distribution, J. Geophys. Res. , Vol 108, C11, 3358
10.1029/2002JC001577.
o Liste des communications à des colloques internationaux
2002 : Levy et al, JGOFS-GAIM, Ispra (invited)
2003 : Levy et al, EGS-AGU, Nice, avril 2003
Mahadevan et al., EGS-AGU, avril 2003
2004 : Lehahn et al., COSPAR, Paris, juillet 2004 (oral)
Lehahn et al., EGU, Nice, avril 2004 (poster)
Levy et al., EGU, NICE, avril 2004 (oral)
2005 : Lehahn et al., ASLO, St Jaques de Compostelle, juin 2005
Levy et al., EGS, Vienne, avril 2004 (invited talk)
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
121
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Yoav Lehahn : analyse multi-échelle de la couleur de l’eau dans l’Atlantique Nord, thèse en
cotutelle entre Paris 6 et l’université de Tel Aviv (thèse commencée en fev 2003)
Anne-Sophie Kremeur : rôle des petites échelles sur les flux dans l’Atlantique Nord, univ.
Paris 6 (thèse commencée en oct 2004)
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
Présentation aux journées de la science.
Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
IV REMARQUES
o Problèmes éventuels rencontrés (organisation, financement, collaboration,
technique)
Organisation :
les projets double-gyre et images satellites ont commencé par des stages master :DEA les
deux premières années, puis se sont concrétisées par le démarrage de deux thèses en 2003 et
2004. Ces thèses sont en cours, et le projet ne sera pas fini fin 2005.
Financement :
Les compléments de financement Mercator et CNES ont été bien utiles. Mais le nombre de
demandes et de rapports à fournir n’en est que multiplié. Les formats étant tous différents, il
ne s’agit pas que de faire des copier-coller. Bref, beaucoup de paperasse pour un petit projet.
N’est-ce pas une perte de temps (et d’argent : trois comité d’évaluation) ?
Collaboration :
Les collaborations avec M. Benjelloul et D. Straub n’ont pas été finalisées. M. Lévy devrait
reprendre et finaliser le travail de post-doc de M. Benjelloul sur l’impact du vent.
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
Le rôle du CS PROOF a été extrêmement positif sur un point : il a permis le démarrage de la
thèse d’AS Krémeur. Une bourse de thèse avait été demandée deux années consécutives, et
c’est seulement la troisième année, grâce au soutien du CS, que la bourse a été obtenue.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
122
SINPAS
I RESUMES
Résumé étendu
1. Objectifs
1. Quantifier les effets de l'accroissement de la pression hydrostatique sur les procesus de
minéralisation de la matière organique (transformation du POC en DOC) et régénération
des éléments biogéniques (silicates, carbonates) dans les eaux intermédiaires et profondes.
2. Déterminer les effets de l'accroissement de la pression hydrostatique sur la dynamique de
la structure des communautés procaryotiques (Archaea et Bacteria).
3. Etudier les effets de l'accroissement de la pression hydrostatique à la fois sur la
composition et les activités procaryotiques.
2. Stratégies
Puisqu'il est difficile de suivre la dégradation de la matière organique et la régénération des
éléments biogènes (comme les silicates ou les carbonates), nous avons développé des
expérimentations permettant la simulation de la chute de particules avec l'équipement
hyperbare déjà disponible au laboratoire. En collaboration avec une société privée (MétroMesures SA), nous avons développé un système semi-automatisé (SPP: Simulateur de
Plongée des Particules) nous permettant de simuler de manière linéaire1 l'accroissement de la
pression hydrostatique jusqu'à 4000 m de profondeur (ainsi que la diminution de la
température). A l'aide du SPP, nous pouvons maintenir la pression hydrostatique tout au long
de l'expérimentation lors des sous-échantillonnage ou lors des transfert pour la mesure
d'activités.
3. Résultats
Nous avons réalisés les premières expérimentations en utilisant les bouteilles
hyperbares disponibles au laboratoire pour étudier la dégradation d'une diatomée (culture pure
axénique de Thalassiosira weissflogii) et la régénération des silicates dans les eaux
intermédiaires et profondes. Nos résultats ont montré que l'accroissement de la pression
hydrostatique induit une inhibition de l'activité aminopeptidasique (impliquée dans la
régénération des silicates). Ceci a pour conséquence, au moins dans les 800 premiers mètres,
une diminution de la vitesse de dissolution des silicates. Aucun changement de la
communauté des procaryotes n'est observé dû à l'accroissement de la pression hydrostatique.
Par contre, l'ajout de particules fraîches induit un changement de la composition de la
communauté où le cluster Cytoflaga-Flavobacter et le groupe des γ-Proteobacteria sont les
groupes les plus dominants. La pression hydrostatique semble affecter la fonction plutôt que
la structure des communautés procaryotiques.
D'autres expérimentations ont été réalisées en utilisant des agrégats de diatomées et
des particules fraîchement prélevées afin de tester l'ensemble des équipements du simulateur
de plongée des particules. Les analyses sont en cours mais cette expérimentation nous a
permis d'ajuster la stratégie expérimentale notamment lors des sous-prélèvements des
aliquotes afin d'obtenir la meilleure homogénéisation possible.
L'analyse des paramètres chimiques (concentration des silicates ou des carbonates,
POC, DOC, lipides,…) concomitante à l'utilisation d'outils moléculaire (empreinte génétique,
sondes pour 16S rDNA – FISH) avec notre stratégie expérimentale originale nous permettra
de mieux comprendre (et donc d'enrichir les modèles) de dégradation de la matière organique
et la régénération des éléments biogènes dans les zones méso- et bathypélagiques.
1
L'incrémentation peut être par exemple de 0.0000173 MPa s-1 pour simuler une vitesse de chute de 150 m d-1
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
123
Extended abstract
1. Objectives
1. To quantify effects of increasing hydrostatic pressure on microbiological processes of
organic matter mineralization (POC DOC transformation) and regeneration of biogenic
elements (silicic acid, carbonates) within intermediate and deep-sea waters.
2. To determine effects of hydrostatic pressure on prokaryotic species composition (Bacteria
and Archaea) during sinking simulation experiments and in "neutrally buoyant floc"
(atmospheric pressure) experiments.
3. To study effects of hydrostatic pressure both on the dynamics of prokaryotic community
composition and activities.
2. Implementation plan
Because it is difficult to follow in situ degradation of organic matter and regeneration
of biogenic elements considered as mineral ballast (e.g. silica, calcium carbonates and dust),
we designed an experiment to simulate the sinking of diatom detritus using high-pressure
equipments available in our lab. Then, sinking particle simulation experiments have driven us
to a new technological development. Thanks to a collaboration with a private company
(Metro-Mesures S.A.), we developed a new experimental device (PASS: PArticles Sinking
Simulator) created to simulate particle sinking down to 4,000 m deep. This semi-automated
equipment allow us to sample aliquots without decompression of the main culture, nor of the
aliquot fractions, so measurements of microbial activities will be processed without
decompression at any stage of the experiment. Moreover, we are able to increase pressure
linearly2 and decrease concomitantly the temperature.
3. Results
First, we examined the mineralization of fresh diatom detritus (with an axenic culture
of Thalassiosira weissflogii) and regeneration of silicic acid by natural prokaryotic
assemblages during sinking particle simulation. Our results indicate that the increase of
hydrostatic pressure does induce an inhibition of aminopeptidase activity rates and
consequently influences, at least in the first 800 m depth, the silica dissolution. Increasing
pressure in sterile controls alone did not lead to biogenic silica dissolution. No changes in
community structure were observed due to the pressure. In contrast, input of fresh diatom
detritus did induce a change in community structure composition where CytoflagaFlavobacter cluster and γ-Proteobacteria were the most abundant groups. Pressure effect
seems to be effective into the function of prokaryotes instead of the structure of the
community.
Another experiments have been performed using aggregates of diatoms and fresh
collected particles permitting in the same time to test the whole new instruments
designed. Analyses are in course but this experiment lead us to adjust some
experimental strategy in particular during sub-sample of aliquots (to obtain the best
homogenization of the main culture).
Combination of chemical parameter analyses (silicic acid concentration, carbonates
concentration, POC, DOC, lipids,…) with molecular tools (FISH, DGGE) with new highpressure equipments will lead to a best knowledge of degradation of POC and regeneration
processes and in order to enrich corresponding models within the meso- and bathypelagic
zones.
2
Increment of the hydrostatic pressure can be adjusted, for example, to 0.0000173 MPa s-1 to simulate a sinking
rate of 150 m d-1
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
124
II BILAN SCIENTIFIQUE
La minéralisation par une communauté procaryotique naturelle et la dissolution des
silicates de détritus frais de diatomée (culture pure axénique de Thalassiosira weissflogii) ont
été analysées lors d'expérimentations simulant la chute de ces détritus le long de la colonne
d'eau entre 200 et 1400 m de profondeur. A l'aide des bouteilles et de l'équipement hyperbare
déjà disponible au laboratoire, nous avons simulé une chute des diatomées en augmentant la
pression hydrostatique de 1.5 MPa chaque jour. Les résultats obtenus ont été comparés à des
incubations réalisées à pression atmosphérique. Des contrôles sans ajout de détritus de
diatomées ou sans procaryotes ont été également réalisées. Nous avons démontré que
l'accroissement de la pression hydrostatique était toujours plus faible à pression hydrostatique
croissante qu'à pression atmosphérique. Par exemple, lors des incubations en présence de
détritus de diatomées et d'assemblage naturel de procaryotes, la vitesse d'activités
aminopeptidasiques étaient de 1.1 µmol AMC hydrolyzé L-1 h-1 au jour 4 quand la pression
hydrostatique était de 8 MPa correspondant à une profondeur de 800 m alors que la vitesse à
pression atmosphérique était de 2.5 µmol AMC hydrolyzé L-1 h-1. La diminution de l'activité
aminopeptidasique lorsque la pression hydrostatique augmente semble affecter la dissolution
de la silice biogénique au moins au début de l'incubation, i.e dans les 800 premiers mètres. En
effet, la régénération de l'acide silicilique était très faible (0.07 ± 0.02 µmol L-1 h-1) sous
pression hydrostatique croissante durant les 4 premiers jours (i.e. entre 200 et 800 m de
profondeur) alors que les vitesses de régénération de l'acide silicilique était beaucoup plus
important à pression atmosphérique (0.32 ± 0.05 µmol L-1 h-1). L'accroissement de la pression
hydrostatique seule (cf. contrôle stérile, figure 1 rapport 2004) ne conduisait pas à la
dissolution de la silice biogénique ce qui semble montrer que c'est l'action concomitante de la
dégradation par les activités aminopeptidasiques dans les 800 premiers mètres et l'action
physique de la pression hydrostatique qui provoquent une dissolution de la silice biogénique à
une vitesse comparable de celle réaliser à pression atmosphérique. Au contraire, l'apport de
matériel frais de détritus de diatomées induit un changement de la structure de la communauté
procaryotique où le cluster des Cytoflaga-Flavobacter et le groupe des γ-Proteobacteria
représentaient les groupes dominants des procaryotes (figure 1).
Un développement technologique a été réalisé afin d'affiner les expérimentations de
simulation de la chute des particules ; le simulateur de plongée des particules (SPP)
comprend :
• un générateur de pression piloté (GPP) nous permet d'augmenter la pression hydrostatique
de manière linéaire et permet d'améliorer le transfert et le sous-échantillonnage des
aliquotes.
• un système d'agitation spécialement conçu pour les bouteilles hyperbares permettant de
maintenir en suspension les particules ajoutés.
• un système de refroidisseur permettant une diminution de la température lors de la chute
des particules.
De plus, le besoin de mesurer in situ, la respiration des procaryotes à l'intérieur des
bouteilles hyperbares pour étudier l'effet de la pression hydrostatique sur la consommation de
l'oxygène nous a conduit au développement de nouveau prototype hyperbare en cours de
conception et réalisation.
Au cours de notre participation à la campagne MedFlux (du 7 au 15 mars 2005), nous
avons réalisé la simulation de la chute de particules fraîchement prélevées et séparées selon
leur vitesse de chute de manière concomitante à des analyses in situ. Les analyses de la
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
125
concentration des silicates, du POC, du DOC, des lipides, de la structure et de l'activité des
procaryotes durant 8-10 jours d'incubation est en cours de réalisation3.
Nous espérons que ce type d'expérimentations permettront d'enrichir les modèles de
minéralisation de la matière organique et de régénération d'éléments biogènes (comme les
silicates, carbonates,…) dans les zones méso- et bathypélagiques.
Cy3-positive (% prokaryotes-positive cells)
Detritus - High pressure
100
100
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
Detritus - Atmospheric
0
0
2
4
6
0
8
100
Control - High pressure 100
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
2
4
6
8
Control - Atmospheric
Eub338
CF319a
Gam42a
Alf968
Arch915
Cren537
Eury806
0
0
2
4
6
8
0
2
4
6
8
Time (day)
200
500
800
1100
14000
Depth simulated (m)
Figure 1. Percent of total prokaryotes (DAPI stained cells) detected by fluorescence in situ
hybridization (FISH) over time.
Pourcentage de cellules détectées par sondes fluorescentes in situ (FISH) par rapport aux procaryotes totaux (cellules
colorées au DAPI).
Detritus – High pressure: incubation with Fresh Diatom (Thalassiosira weissflogii) Detritus
under increasing hydrostatic pressure conditions (1.5 MPa d-1 in order to simulate a sinking
fall of 150 m per day); Detritus – Atmospheric: incubation with detritus at atmospheric
pressure; Control – High pressure: incubation without detritus under increasing hydrostatic
pressure conditions (1.5 MPa d-1); Control – Atmospheric: incubation without detritus at
atmospheric pressure. Sequences of Cy3-labeled probes used are listed in table 1. Eub338:
Bacteria ; CF319a: Cytophaga-Flavobacter cluster of the Cytophaga-Flavobacter-Bactroides
division ; Alf968, Gam42a : α-subclass and γ-subclass of Proteobacteria ; Arch915: Archaea;
Cren537: Crenobacteria ; Eury806: Eurybacteria.
3
au moment de l’écriture de ce bilan
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
126
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
2003
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2004
2005
(prévu)
0.45
0.40
0.10
Total
0.15
0.15
0.30
2004
2005
(demandé)
Total
0.4
0.35
0.85
0.75
0.10
o Budget complémentaire
Origine
2002
2003
Régional
National*
CSOA
10 K€
10 K€
SDV
10 K€
10 K€
Programme ANTARES
30 K€
30 K€
Soutien campagne
Européen *
Autres *
* Le budget complémentaire a été obtenu pour le développement de l'équipement hyperbare nécessaire
pour ces expérimentations.
o Nombre de jours en mer
Bateau
Endeavour (USA)
2002
2003
2004
2005
Total
(effectué)
8 jours
8 jours
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ? non.
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
Ce projet s'insère dans un programme américain MedFlux étudiant le rôle des minéraux
ballasts impliqués dans le flux particulaire et la préservation de la matière organique
(http://www.msrc.sunysb.edu/MedFlux/). Une attention particulière est portée sur la "twilight
zone" (ou zone mésopélagique).
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
Ce projet a permis de démarrer une collaboration effective avec David L. Kirchman chez qui
C. Tamburini a réalisé un séjour d'un mois en 2004 notamment pour traiter les échantillons
(FISH et DGGE) d'une expérimentation. D. L. Kirchman fera un séjour en tant que Professeur
associé en novembre 2005.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
127
Ce projet contribue à maintenir différents liens internationaux avec C. Lee et collaborateurs
(USA) et L. Giuliano et M. Yakimov (CNR, Italie).
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
Non
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
L'ensemble des données obtenues lors des différentes expérimentations.
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
o Liste des publications
C. Tamburini, J. Garcin, G. Grégori, K. Leblanc, P. Rimmelin, D.L. Kirchman. Silicic acid
regeneration during a sinking diatom simulation. En preparation.
o Liste des communications à des colloques internationaux
Tamburini C.; Garcin, J.; Grégori, G.; Leblanc, K.; Rimmelin, P.; Kirchman, D.L.
Role of hydrostatic pressure on surface marine prokaryotes responsible for biogenic silica
dissolution during a simulated diatom sinking experiment. European Geosciences Union
General Assembly 2005, Vienne, Autriche, 24-29 avril 2005. Sollicited speaker.
Tamburini C.; Garcin, J.; Dao M.; Kirchman, D.L. Experimental strategies to study effect of
pressure on prokaryotes: experimental and in situ device. 9th Symposium on Aquatic
Microbial Ecology, Helsinki, Finlande, 21-26 Août 2005.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
Première collaboration réalisée avec B. Moriceau (LEMAR, Brest) sur la dégradation et la
régénération des silicates des agrégats de diatomées.
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
Interview TMC le 15/03/05 – Campagne MedFlux.
o Retombées du projets vers le privé (brevet, développement technique…. )
Le dépôt de brevets est en prévision et en discussion avec la société Metro-Mesures
(Mennecy, France), de nombreux développements technologiques ayant été réalisés.
IV REMARQUES
o Appréciation éventuelle du rôle du CS PROOF dans la conduite de votre projet
Le rôle du CS PROOF dans la conduite du projet est bien entendu bénéfique dans le
sens où des critiques constructives sont formulées permettant des ajustements ou recadrage du
projet.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
128
UVECO
Titre: Induction of microbial community responses and dissolved organic matter transformations by
Ultraviolet radiation in marine ECOsystems () ): http://www.com.univ-mrs.fr/LMM/uveco/
Title: Induction of microbial community responses and dissolved organic matter transformations by
Ultraviolet radiation in marine ECOsystems (UVECO)
I RESUMES
Résumé étendu
UVECO a pour objectif d'étudier les effets des UV sur les communautés bactériennes et
phytoplanctoniques ainsi que sur les processus photochimiques conduisant à la transformation de la
matière organique dissoute (MOD) en centrant ces études en Méditerranée. Ce projet qui comporte une
composante expérimentale forte, implique 4 laboratoires français et 30 scientifiques spécialisés en
biogéochimie. Les principaux objectifs du programme UVECO sont d'étudier les réponses cellulaires
et moléculaires de communautés microbiennes marines exposées au stress UV et d'améliorer notre
connaissance de la photochimie et du cycle de composés spécifiques de la matière organique dissoute.
Il s'agit notamment de mieux comprendre les bases moléculaires et physiologiques des capacités des
picocyanobactéries et des bactéries hétérotrophes à résister au flux important de rayonnement UV et
visible à la surface des océans. Les scientifiques d'UVECO orientent également leur recherches sur
l'étude des effets du rayonnement UV sur la dégradation de la MOD et du DMS, ainsi que sur les
effets de ces modifications sur le métabolisme bactérien. L'intensité du rayonnement UV est (sol et
colonne d'eau) à Banyuls et à Marseille. Ces mesures serviront également à établir des relations avec
les calculs basés sur les informations satellitaires.
Bien qu’un atelier regroupant une vingtaine de chercheurs se soit déroulé à Banyuls en Juin
2004, les chercheurs du groupe UVECO ont participé également aux programmes BIOSOPE (2004),
ECCO (2004) et KEOPS (2005). Nos résultats ont permis de documenter les valeurs de pénétration du
rayonnement UV qui s’échelonnent en terme de Z10% entre 3 m en Méditerranée et 30 m (Pacifique
equatorial). Plusieurs souches de Synechococcus séquencées servent de modèles dans le cadre
d’UVECO pour étudier l’effet des UV en culture. Un système permettant de simuler le cycle naturel
de la lumière UV/visible (Cylcostat) a été réalisé et permet une étude des effets de fluctuations de
l’éclairement UV sur la physiologie de ces organismes. D’autre part, des expériences ont permis de
préciser la profondeur d’action des UV-R sur les activités du phytoplancton et des bactéries en Mer
Méditerranée et dans l’Océan Pacifique équatorial (Biosope). Nos travaux associés à ceux de Keops
ont également permis d’associer la faible production de DMS en Océan Austral à la structure de
communauté présente et aux processus de destruction photochimiques. Finalement, nos résultats ont
montré l’importance des substances sensibilisatrices très oxydantes comme les radicaux OH produites
par l’action des UVR sur les NO3. Ces effets secondaires du rayonnement influencent fortement le
recyclage de la matière organique dans l’Océan.
Extended abstract
UVECO evaluates the effect of UVR on bacterial and phytoplanktonic communities and on
photochemical transformations of dissolved organic matter (DOM) with a special emphasis in the case
of the Mediterranean Sea. This project with a strong experimental approach involves 4 French
laboratories and 30 scientists. The main objectives of UVECO programme are to study cellular and
molecular responses of marine microbial community to UV stress and to improve our knowledge of
photochemistry and cycling of specific marine dissolved organic compounds. In this matter, important
biological aspects are to better understand the molecular and physiological bases of the capacity of
marine picocyanobacteria and heterotrophic bacteria to resist high fluxes of visible and ultraviolet light
occurring in the top layer of oceans. UVECO scientists also focus their research on UV-R effects of
the degradation of DOM and DMS as well as on subsequent effects on bacterial cycling. During
UVECO programme, surface and water column irradiances have been measured in Banyuls/mer and in
Marseille.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
129
In addition to a a worskhop in Banyuls hold in June 2004, several UVECO scientists joined
also other projects including KEOPS, ECCO and BIOSOPE. Our results showed contrasted UVR
penetration (Z10%) ranging from 3 m Mediterranean Sea up to 30 m in Pacific Ocean. Several
sequenced Synechococcus strains were also used during UVECO for natural UV diurnal cycle effects.
For this purpose, one cylclostat was built for studying irradiance diurnal variations on synechococcus.
Moreover, some experiences allowed the determination of the UV active layer on phytoplanktonic
and bacterial activities in Mediterranean Sea and Pacific Ocean. These studies undertaken during
UVECO and KEOPS also showed the links between DMS production, the structure community and
the photochemical destruction. Finally, our results showed the important role of highly oxidant OH
radical generated during exposure of NO3 and CDOM to UV. These secondary effects play a major
role on DOM bacterial cycling.
II BILAN SCIENTIFIQUE
Le programme UVECO est un programme labellisé par le programme international SOLAS
(http://www.uea.ac.uk/env/solas/). La première phase du programme UVECO à forte composante expérimentale
avait nécessité une redéfinition de nos objectifs en fonction des remarques du CS et des coupures financières
(2003). A ce jour, des membres du groupe UVECO ont participé aux programmes Biosope (LMGEM, SBR),
Keops (LSCE) et ECCO (LOBB), et ont appliqué en milieu hauturier et lagonaire des approches expérimentales
définies en grande partie durant la première phase d’UVECO.
Objectif 1 : Étude des réponses cellulaires et moléculaires des populations microbiennes au stress UV
Dans la continuation de l'étude de la photophysiologie des cellules de Synechococcus sp. WH8102
(Six et al., 2004), nous avons réalisé une étude détaillée (au niveau génomique et biochimique) de la
structure des phycobilisomes de cette souche et des changements structuraux intervenant durant la
photoacclimatation (Six et al., 2005). Ce travail a notamment permis de découvrir deux protéines
"linkers" inconnues jusqu'alors (MpeD et MpeE). Par ailleurs, les deux disques distaux de la PEII
semblent se détacher spécifiquement puisque MpeC et MpeE disparaissent tous deux des profils
protéiques obtenus à partir d'extraits de phycobilisomes.
Un cyclostat a été construit de manière à pouvoir étudié les réponses cellulaires et moléculaires de
différentes souches de Synechococcus. Ce cyclostat est composé d'un aquarium en verre rempli d'eau
dont la température est contrôlée par un bain thermostaté et d'un système d'éclairement constitué de
trois types de lampes dont l'intensité peut être modulée indépendamment : deux bancs de 8 tubes
fluorescents "lumière du jour" 55 W chacun situées latéralement par rapport à l'aquarium et deux
bancs de 3 tubes UV-A et un tube UV-B 36 W situés symétriquement au dessus de l'aquarium. Nous
avons également construit un préleveur automatique d'échantillons de 1-2 mL pour le cytométrie en
flux. Si la partie matérielle est achevée depuis fin 2003, nous rencontrons malheureusement des
difficultés sérieuses et inattendues pour la mise au point de la partie logicielle (développée en
TurboBasic) permettant de contrôler cet ensemble par ordinateur. Ceci a causé un retard important
dans notre plan d'expérimentation sur les effets combinés des fortes lumières visibles et des UV lors
d'un rythme nycthéméral, expériences qui reposent sur l'utilisation de ce cyclostat. Pour tenter de
régler ce problème logiciel, nous avons récemment pris contact avec Antoine Sciandra (Station
Zoologique de Villefranche-sur-mer) qui a mis au point un système similaire (pour le visible
seulement) géré par Visual Basic.
Objectif 2 : Étude de l’impact des rayonnements UV (A et B) et PAR sur la structure moléculaire de la
matière organique dissoute (acides gras, diacides, protéines, sucres) et sur les capacités minéralisatrices
des bactéries hétérotrophes. Étude des processus de photolyse du DMS et de dégradation du DMSP par
les bactéries hétérotrophes.
En juin 2004, l’exposition au simulateur solaire (ORIEL 1000 W; 60 % FS) d’eau de mer prélevée à
Banyuls (station SOLA) et filtrée sur 0,2 µm suivant 4 conditions d’enrichissement (non enrichie, +
NO3-, + CDOM, + CDOM + NO3-) montre très clairement l’effet des nitrates et de la CDOM sur la
production de radicaux OH. (augmentation de 2,6 nM h-1et de 1,4 nM h-1 respectivement), alors que la
production de sucres dissous (glucose et saccharose) est influencée uniquement par l’ajout de CDOM
(augmentation de 20 nM et de 60 nM en condition FS + CDOM pour le glucose et le saccharose
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
130
respectivement) (Fig. 1). Ce processus de production de radicaux OH. et de substrats labiles tels que
les sucres dissous, directement influencés par les concentrations en nitrates et en matière organique
colorée, pourrait être prononcé en mer Méditerranée dans des zones spécifiques (embouchure du
Rhône) et à certaines période de l’année en milieu pélagique quand le rayonnement UV-B et la
quantité de sels nutritifs sont suffisamment importants. Les expériences de biodegradations
bactériennes effectuées à partir du mélange de matière organique exposées à la lumière naturelle puis
mélangée à un innoculum bactérien montrent clairement que l’exposition au rayonnement UV (en
présence de nitrates particulièrement) induisent une augmentation de la production bactérienne en
Mars et une diminution en Juin. Ces résultats sont sans doute à rapprocher d’une irradiation de
matériel essentiellement réfractaire en Mars rendu plus labile, alors qu’en Juin, le matériel labile (suite
au bloom) serait rendu plus réfractaire vis-à-vis des bactéries.
Monosaccharides (nM )
OH . (nM h -1 )
5
4
3
2
1
0
Se awate r
Seawate r +
CDO M
Se awate r +
NO 3
Se awate r +
C DO M +
NO 3
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Se awate r
Se awate r +
C DO M
Se awate r +
NO 3
Se awate r +
CDO M +
NO 3
Objectif 3 : Étude de l'impact in situ du rayonnement UV sur les flux de carbone à la surface
de l'océan concernant compartiments MOD / bactéries / phytoplancton en considérant
différentes coupures spectrales et en travaillant sur différentes profondeurs.
L’impact du rayonnement UV sur le compartiment bactérien a été mesuré en termes de
modification de biomasse à T2, de production (incorporation de leucine et de thymidine à T1
et T2, et de respiration à T2. Ces mesures ont été réalisées sur des échantillons bruts (en
présence du phytoplancton) ou sur des échantillons filtrés sur 0,8 µm (en absence de
phytoplancton) exposés dans les mêmes conditions.
Les principaux résultats montrent :
Une absence d’effet du rayonnement UV sur la biomasse bactérienne à T2 dans les
échantillons bruts et filtrés comparativement aux échantillons maintenus à l’obscurité ou à la
lumière visible.
Une inhibition significative de la production bactérienne par le rayonnement UV mesurée à
T1 jusqu’à 5m de profondeur. Cette inhibition est dans l’ensemble des cas à l’exception de
l’expérience du 14/07 supérieure dans l’échantillon brut que dans l’échantillon filtré sur 0,8
µm.
Après la période de récupération à l’obscurité, la production bactérienne mesurée dans les
échantillons exposés au rayonnement UV n’est pas significativement différente de celle
mesurée dans les échantillons maintenus constamment à l’obscurité ou exposés au
rayonnement visible au cours de la journée.
Les mesures de respiration bactérienne réalisées à T2 dans les échantillons filtrés sur 0,8 µm
montrent un effet négatif du rayonnement UV variable en fonction de l’expérience.
Ces différents effets seront mis en relation avec les doses de rayonnement reçues par les
échantillons calculées à partir des irradiances de surface et des coefficients de pénétration Kd
aux différentes longueurs d’ondes mesurées : 305, 320, 340, 380 nm et PAR.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
131
L’impact du rayonnement UV sur le compartiment phytoplanctonique a été mesuré en termes
de modifications de biomasse à T2, composition pigmentaire à T2, de concentration en
cyanobactéries et picoeucaryotes à T1 et T2, de production primaire particulaire (< et > à 2
µm) et dissoute à T1 et de production primaire nette (NPP) à T2.
Les principaux résultats montrent que :
Le rayonnement UV induit une diminution significative de la biomasse phytoplanctonique en
surface (-20 à 30%) et à 2 m (-13%) par rapport aux échantillons exposés au PAR.
Le rayonnement PAR induit par photoinhibition une diminution significative de la biomasse
phytoplanctonique en surface (-18%).
La concentration en phéophytine n’est pas affectée par le rayonnement UV.
Dans toutes les expériences, la NPP des BOD soustraites du rayonnement UV était négative à
la surface (moyenne -1±0.3 µmol O2 L-1 d-1), alors que des valeurs positives étaient
obtenues de 2 à 7,5 m (moyenne 1±0.3µmol O2 L-1 d-1). En revanche, la NPP présentait des
valeurs négatives jusqu’à 7,5 m quand les échantillons étaient exposés au plein soleil. Les
valeurs variaient de -3 µmol O2 L-1 d-1 en surface à -1 µmol O2 L-1 d-1 à 7,5 m de
profondeur (Fig. 2).
Nos résultats montrent clairement que le rayonnement UV a un impact important sur le
métabolisme général de la communauté dans la couche d’eau la plus en surface dans les
environnements marins oligotrophes. La minéralisation du carbone organique excède
significativement la production in situ, conduisant à un bilan net hétérotrophe en surface.
Nous pouvons conclure que l’augmentation de la production de CO2 à la surface de la mer
Production Primaire Nette
-1
-1
(µ mol O L d )
2
0
-3
-2
-1
0
1
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
PPN (PAR)
PPN (FS)
pourrait avoir des implications importantes sur les échanges de gaz à l’interface air-mer.
F. Joux et P. Conan ont étudié durant une mission en novembre/décembre 2004, les effets du
rayonnement UV sur les compartiments bactériens et phytoplanctoniques dans le lagon de
Nouméa (Nouvelle-Calédonie) dans le cadre du projet "Rôle des particules exopolymériques
transparentes dans le transfert des contaminants métalliques vers la phase particulaire :
conséquences pour le fonctionnement de la chaîne trophique, et pour la répartition des
éléments traces dans les écosystèmes aquatiques côtiers" (programme ECCO, responsable : X.
Mari).
Objectif 4 : Mesure du rayonnement au sol et caractérisation de la pénétration du
rayonnement UV dans différents environnements marins.
Un radiomètre sous-marin SAtlantic ainsi qu’un radiomètre terrestre Eldonet ont pu être
acquis en 2004 (LMGEM-R. Sempéré) (financement : CNRS, région PACA, Mairie de
Marseille). Un spectroradiomètre Ramses (TriOS) a été acquis en 2003 par le LOOB
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
132
(participation UVECO 20%). Le LMGEM et le LOOB sont maintenant équipés de radiomètre
Eldonet Terrestre permettant un enregistrement continu du rayonnement UV-B, UV-A et
PAR. Les enregistrements en continu d’irradiances atmosphériques en continu ont été
poursuivis [Stations marines de Banyuls et de Marseille (Campus de Marseille-Luminy)] et
sont disponibles sur nos sites web respectifs. La collaboration avec l’entreprise Airmaraix à
Marseille a été poursuivie, elle permet un complément de financement (bourse de thèse
Région PACA, Marc 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
urbain.
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). Cette logistique déjà disponible à
Banyuls/Mer permet pour la première fois en France, un suivi régulier des rayonnements UV
et PAR au niveau du sol et dans la couche supérieure de l’Océan. Des mesures de pénétration
du rayonnement UV ont été réalisés également dans le Pacifique équatorial (campagne
Biosope) et dans le lagon de Nouvelle Calédonie (campagne ECCO)
Relations internationales :
Le programme UVECO a bénéficié de l’apport de deux chercheurs étrangers de renommée
internationale [(W. Jeffrey (3 mois : compétence impact UV sur le fonctionnement cellulaire
bactérien); accueil F. Joux); (W. Miller (2 mois : compétence : Photochimie): accueil R.
Sempéré)] grâce à l’obtention d’un poste rouge CNRS et d’un poste de chercheur invité
(Université Aix-Marseille II) respectivement. Ces deux chercheurs, ainsi qu’une étudiante
américaine (A. Baldwin) accompagnant W. Jeffrey, ont participé à l’atelier de Juin 2004 à
Banyuls. Un séjour de Marc Tedetti au laboratoire de K. Kawamura à Sapporo en JanvierAvril 2005 devrait nous permettre de réaliser des analyses de 13C par GC/IRMS.
III BILAN FACTUEL
o Moyens humains (en Equivalents Temps Plein)
2002
Chercheurs
ITA
Thésitifs
Post-doc
Participation étrangère
2003
2004
3
1,2
2,45
0,2
3
1,2
2,45
0,2
0,4
2003
2004
2005
(prévu)
3
1,2
2,45
0,2
Total
2005
(demandé)
Total
o Budget complémentaire
Origine
2002
Régional
15000
National* (CNRS/CSOA)
Soutien campagne
Européen *
Autres *(mairie marseille)
15000
1500
* détailler sur plusieurs lignes au besoin
o Nombre de jours en mer
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
133
Bateau
Tethys II
Atalante (Biosope)
Antedon
Nereis
2002
2003
2004
10
30
7
10
2005
(demandé)
20
10
Total
10
30
27
20
o Utilisation des SO/ORE : Votre projet s’est-il appuyé sur un service d’observation ou un
ORE ?Quel(s) avantage(s) en avez-vous retiré ?
o Intégration internationale :
o Votre projet PROOF s’intègre t-il dans un cadre plus général (projet européen, projet
labellisé par un programme international…)
OUI.
- SOLAs
o Votre projet a-t-il permis de démarrer des collaborations internationales ?
OUI.
- JEFFREY Wade. University West Florida, Pensacola, USA. Poste rouge LOBB 2004. (3 mois). Activités bactériennes,
dommages ADN
- MILLER William, Pr. Hallifax, Canada. Poste Université LMGEM 2005 (2 mois). Pénétration UV, rendement de
photooxydation
- KAWAMURA Kimitaka, Pr .Low Temp. Institute Sapporo, Japon. Co-direction de thèse (M. Tedetti). Analyses diacides,
13C diacides
o Interaction avec le service base de données PROOF :
o L’ensemble des données générées par le projet sont-elles sur la BD PROOF ?
Pas encore
o Sinon, quelle proportion reste à transmettre ?
La totalité
o Avez vous été confronté à des problèmes de transmission ?
o
Liste des publications
Six, C., Thomas, J. C., Brahamsha, B., Lemoine, Y. & Partensky, F. (2003) Photophysiology of the
marine cyanobacterium Synechococcus sp. WH8102, a new model organism. Aquatic Microbial
Ecology (sous presse).
Tedetti, M., Sempéré, R. 2004. Penetration of ultra-violet radiations in the marine environment, a
review. Submitted
Tedetti, M., Sempéré, R., Joux, M. Abboudi, B. Charrière, E. Wagner, K. Kawamura, W. Miller et
Mopper, F. The impact of ultra-violet radiation (UVR) on dissolved organic matter cycling by bacteria
in the coastal Mediterranean Sea. In preparation
F. Joux, W. Jeffrey, M. Abouddi, A. Baldwin, P. Catala, D. Mitchell, L. Zudaire. In situ impact of solar
ultraviolet radiation on bacterial abundance, production and respiration in Mediterranean coastal
waters during summer. In preparation.
I. Obernosterer, P. Conan, F. Lantoine, P. Catala, F. Joux, L. Oriol, M. Pujo-Pay. In situ impact of solar
ultraviolet radiation on phytoplanktonic biomass, production and community respiration in
Mediterranean coastal waters during summer. In preparation.
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
134
o Liste des communications à des colloques internationaux
Abouddi M., Sempéré R., Joux F., Charrière B., Lefevre D., Tedetti M., Pujo-Pay M., Jeffrey W
(2005) Impact dy rayonnement ultraviolet sur le recyclage de la matière organique par les bactéries.
Colloque d’Ecologie microbienne. Obernai Mai 2005.
Joux F., Conan P., Lantoine F., Obernoster I, Jeffrey W., Abouddi M (2005) Depth distributions of
solar UV radiation effects on bacterioplankton and phytoplankton in NW Mediterranean coastal
water during summer. ASLO summer meeting. Santiago de Compostella, Spain. 18-25 juin.
Partensky F., Six C., Palenik B. et Thomas J.C. (2003) The phycobilisomes of the marine
Synechococcus sp. WH8102 : structure and response to light changes. 11th Int. Symp. on
Phototrophic Prokaryotes, ISPP2003, Tokyo, Japon, 24-29 août 2003 (poster)
Six C., Thomas J.C., Dufresne A., Palenik B. et Partensky F. (2003) Light-induced changes in
phycobilisome structure and pigmentation in Synechococcus sp. WH8102. Molecular Bioenergetics
of Cyanobacteria, EuroConference on Light Perception and Light Energy Utilization, Acquafredda di
Maratea, Italie, Mai 2003 (poster sélectionné pour présentation orale C.S.).
Dufresne A. et Partensky F. (2004) Comparison of the complete genomes of high light and low lightadapted Prochlorococcus spp. Xth International Symposium on Microbial Ecology. 22-27 aout 2004,
Cancun , Mexique (présentation orale invitée FP)
Partensky F. (2004) Evolution, diversity and physiology of light harvesting complexes in marine
picocyanobacteria. Gordon Research Conference on Marine Microbes, Roscoff, 6-10 juin 2004
(présentation orale invitée FP)
Six C., Thomas J.-C., Holtzendorff J., Palenik B. et Partensky F. (2004) Evidences for two novel
phycobilisome linkers in the marine cyanobacterium Synechococcus sp. WH8102, impact of high
light and ultraviolet radiations on the phycobilisome structure and composition. 8th Cyanobacterial
Molecular Biology Workshop, 25-29 August 2004, Québec, Canada (présentation orale CS)
Six C., Thomas J.-C. et Partensky F. (2004) Structure des phycobilisomes chez les cyanobactéries
marines du genre Synechococcus: approches génomique et biochimique. Journées de la société
Française de Photosynthèse, Paris, 1-2 juin 2004 (présentation orale invitée FP)
Tedetti, M., Sempéré, R., Joux, F. Belviso, S. Chami, M. Goyet, C., Monzikoff, A., Partensky, F. The
UVECO-proof project: induction of microbial community responses and dissolved organic matter
transformations by ultra violet radiation in marine ecosystems (Poster presentation). EGS-AGUEGU, Nice, avril 2003.
Tedetti, M., Sempéré, R., Joux, F., Belviso, S., Chami, M. Goyet, C.; Monzikoff, A., Partensky, F .
(Poster présentation). Le projet UVECO : induction des réponses des communautés microbiennes et
des transformations de la matière organique dissoute par le rayonnement ultraviolet dans les
écosystèmes marins. Congrès de l’école doctorale des sciences de l’environnement, Marseille, mars
2003.
Tedetti, M., Sempéré, R., Joux, M. Abboudi, B. Charrière, E. Wagner, K. Kawamura, W. Miller et
Mopper, F. The impact of ultra-violet radiation (UVR) on dissolved organic matter cycling by
bacteria in the coastal Mediterranean Sea. Solas Open Science Conference, Halifax Canada, October
12-16th 2004.
o Nombre de thèses en relation avec le projet : (Nom, université de rattachement, titre
de la thèse)
•
•
•
•
Université Paris VI. Impact UV sur Synechococcus
Joubin Ludovic. Université de Rennes. Approche transcriptomique de l’effet du rayonnement UV
sur Synechococcus WH8102 et WH7803.
Abouddi Maher. Université Aix-Marseille. Impact UV sur le recyclage bactérien de la matière
organique
Tedetti Marc. Université Aix-Marseille.. Impact UV sur le recyclage bactérien de la matière
organique
o Retombées du projet vers le grand public (articles de presse, film,….)
•
•
Lettre d’Info Soleil.com. Le programme UVECO. 2004. Mai. n°16.
InfoOcéan. UVECO : les UV attaquent le plancton. 2004. Juin n°34
___________________________________________________________________________
Annexes : fiches bilan projets PROOF (2002-2005)
135