PROPOSITION DE STAGE M2 Année 2012/2013 Effet d'iles aux Marquises: étude des processus physiques à l'origine des efflorescences phytoplanctoniques dans l'archipel Directeurs de stage : E. Martinez et A. Doglioli Lieu du stage : Mediterranean Institute of Oceanography (MIO) Luminy (Marseille) Contacts : email : martinez @ird.fr email : andrea.doglioli@univ­amu.fr Collaborations: A. Petrenko (MIO, Luminy) Présentation de la thématique : Le phytoplancton, micro-algue peuplant la couche de surface, affecte les niveaux de CO2 océanique en consommant du CO 2 dissous au cours de la photosynthèse. Il joue ainsi un role clé dans la régulation du climat. Le climat, à son tour, influe sur la dynamique océanique et atmosphérique, donc sur la distribution des nutriments et la disponibilité de la lumière qui régulent la croissance du phytoplancton, et l’absorption de CO2. De plus, le phytoplancton constitue la base de la chaine alimentaire océanique (Fenchel, 1988). Tout changement de sa dynamique aura donc des répercussions sur les niveaux trophiques supérieurs. L’impact des changements climatiques sur la dynamique du phytoplancton apparaît comme une pression majeure qui pourrait davantage altérer les populations mondiales de poissons déjà menacées. Il est donc essentiel de comprendre et prévoir la variabilité des cycles phytoplanctoniques, et donc des mécanismes physiques et biogéochimiques qui en sont à l'origine, dans les régions où la survie alimentaire des peuples insulaires dépend directement des ressources marines, ce qui est particulièrement le cas dans le Pacifique Sud (Bell et al., 2009) Contexte scientifique: Dans ce contexte, les îles Marquises (Pacifique Sud central) présentent un cas d'étude bien spécifique. Dans un environnement HNLC, la présence de ces îles perturbe les dynamiques océaniques et atmosphériques permettant une efflorescence phytoplanctonique dont la signature sur les images satellites est spectaculaire (Figure ci dessous). Les travaux océanographiques portant sur cette efflorescence sont rares, et proviennent essentiellement d'observations issues de la télédetection spatiale (Signorini et al., 1999 ; Legeckis, 2004 ; Martinez et al., 2004). De plus, les mécanismes physiques qui sont à l'origine de la forte activité phytoplanctonique ne sont pas encore identifés. Figure : Carte moyenne de Chl dans l'Océan Pacifique issue du capteur SeaWiFS. Le cadre noir, sous la région équatoriale, délimite la région des Marquises et l'intensité de sa production biologique. L'utilisation de la modélisation couplée physique-biogéochimique apparaît ici comme un outil propice à l'étude de l'impact des différents processus physiques sur la production biologique dans l'archipel Marquisien. La représentation des processus à la fois tri-dimensionellement et avec une haute resolution spatio-temporelle est particulièrement adéquate ici, au vue de la rareté des observations dans la colonne d'eau et de la petite taille des iles (et donc des processus (sub) méso échelle induits). Dans le cadre d'un précédent stage, une configuration du modèle numérique physique ROMS-AGRIF (i.e. avec un système d'emboitement qui permet d'atteindre une très haute résolution spatiale autour des iles) a été mise en place pour la région des Marquises. Objectifs du stage: • Intégrer la composante biogéochimique (NPZD) au modèle numérique physique ROMS-AGRIF déjà opérationnel. • Procéder à des tests de sensibilité afin d'évaluer l'importance relative des differents forçages physiques sur l'activité biologique. Ce travail consistera à faire tourner le modèle en changeant par exemple la résolution spatiale ou l'intensité de différents paramètres de forçage (i.e., vent, courant, topographie). • Analyser et interpréter les résultats obtenus ci-dessus. Ce travail se rapprochera de celui effectué par Kersale et al. (2011) sur les iles Hawaii, en rajoutant la composante biogéochimique (Papier disponible sur : http://www.com.univmrs.fr/~martinez.e/BIBLIO/kersale_os11_eddies_hawaii.pdf ). Intérêts et compétences: – connaissances en océanographie physique ; – programmation (fortran, Matlab) ; – travail en équipe