Effet d`iles aux Marquises: étude des processus physiques à l

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 : [e-mail]
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 CO2 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.univ-
mrs.fr/~martinez.e/BIBLIO/kersale_os11_eddies_hawaii.pdf ).
Intérêts et compétences:
–connaissances en océanographie physique ;
–programmation (fortran, Matlab) ;
– travail en équipe