Contribution croisée de l`observation spatiale et des phoques pour

Marine Predators Team
Contribution croisée de l'observation spatiale et des phoques pour une
meilleure compréhension du fonctionnement de l'océan austral: de la
grande à la fine échelle.
Christophe Guinet1 & Jean-Benoît Charrassin2
1. CEBC, UMR 7372 ULR-CNRS, 79360 Villiers en Bois, ([email protected])
2.LOCEAN UPMC-MNHN-CNRS-IRD, Paris
Anomalie de
Température (°C)
Réchauffement de l’océan
Latitude (°)
Anomalie de température de surface en 2010 relative à la moyenne établie sur la période
1951-1980 en fonction de la latitude
Réchauffement augmente 2 x + vite aux pôles..
Hoegh-Guldberg & Bruno, Science ,2010, Roemmich et al., Nature climate change 2015
L’étude simultanée de l’écologie des éléphant de mer et bioacquisition de données océanographiques depuis 2003
Les éléphants de mer constituent un modèle d’étude particulièrement
intéressant
Se déplacent sur des milliers de kilomètres dans l’océan austral pour
s’alimenter
Kerguelen
En plongeant continuellement!
24h de la vie d’un éléphant de mer
Profondeur moyenne de plongée: 500m (max 2000 m)
Durée moyenne de plongée: 21 mn (max : 90 mn)
Temps passé à la surface entre deux plongées: 3 mn
Nombre moyen de plongées par jour: 60 (50-80)
0-2 km parcouru entre deux plongées
Seul système opérationnel de mesures hautes fréquences pour l’océan austral
Seul système opérationnel de mesures hautes fréquences pour l’océan austral
Balise Argos/GPS
Accéléromètres
Les éléphants de mer
sont des prédateurs de
ressources
mésopélagiques
Profondeur (m)
10 cm
-200
-400
-600
-800
Temps (24 heure)
Température °C (1°5 à
7°5)
0
°C
Nbr. Capt/dive
GUINET C., VACQUIÉ-GARCIA J., PICARD B., BESSIGNEUL G., LEBRAS Y., DRAGON A.C., VIVIANT M., ARNOULD
J.P.Y., BAILLEUL F. (2014) Mar. Ecol. Prog. Ser.
Objectifs:
1. Contribuer à l’observation des Océans Polaires
2. Validation des mesure satellite par des mesures in-situ
3. Prolonger les observations de surface visible depuis l’espace vers les
profondeurs
4. Développer des thématiques de recherche à l’interface entre
Océanographie Physique et Ecologique
Région ciblée : l’Océan Austral où peu d’autres moyens d’échantillonnages
sont disponibles
www.meop.net
www.meop.net
Roquet et al.
• Le portail MEOP en quelques
chiffres
- 10 Nations : Afrique du Sud, Allemagne,
Australie, Brésil, Canada, Chine, Etats
Unis, France, Grande Bretagne, Norvège
- 19 Projets
- 517 429 profiles T/S (1197 balises) mis à
disposition de la communauté et
pouvant être téléchargés par les centres
de données
www.meop.net
France-(Australie) : La seule série
temporelle assurée sans discontinuité
depuis 2004 sur le secteur Indien de
l’Océan Austral.
Argo floats
phoques
von Schuckmann et al., 2016
Données phoques:
Nombre de par unité de latitude
40000
35000
99 % des profiles associés
30000
à la zone de banquise 25000
antarctique
20000
15000
10000
5000
80°N
60°N
40°N
20°N
0°
20°S
40°S
60°S
80°S
Température et couleur de
l’Ocean
(Sentinel-3)
Température de surface
Couleur de l’eau
Température haute Fréquence (1Hz) précision 0.02°C
Utilisation de profils de S,T et Chl
Pour construire les premières climatologies 2D
de l’océan Austral:
Climatology of vertical profiles of chlorophyll concentrations and of mixed layer
depth (horizontal line) in the Antarctic Zone (AAZ). n represents the number of
profiles taken into account for calculating the mean (solid lines) and the confidence
interval.
Seasonality in chlorophyll and light mixing regime in the iron fertilized southern Ocean. Blain et al 2013, GRL.
Salinité de L’Océan
(SMOS)
Cycle saisonnier de la salinité de la couche de Mélange:
February
Pellichero, V., Sallée, J.B., Schmidtko, S., Roquet, F., Charrassin, J.B., 2016,
The ocean mixed-layer under Southern Ocean sea-ice: seasonal cycle and
forcing, JGR
September
Estimation du volume de glace
de mer formée:
cm.j-1
Etendue et épaisseur de la Banquise
(CRYOSAT)
phoques
modèles
CHARRASSIN J.B., et al. (2008) Southern Ocean
frontal structure and sea ice formation rates
revealed by elephant seals. Proceedings of the
National Academy of Sciences 105:11634-11639
Phoques de Weddell
Phoques de Weddell: Hivers 2007, 2008, 2009
Séries Temporelles Hydrologiques 2007-2020
Heerah et al. 2014, 2016
Juillet 2015
Rupture du glacier du Mertz en 2010
Impact d’un évènement climatique brutal sur les processus physiques
et les écosystèmes du plateau Antarctique
Mesurer la topographie de surface des
océans
(JASON, SARAL, SWOT-2020)
Turbulence méso-échelle omniprésente
b) Seal trajectory and SST
Latitude (°E)
a) Seal trajectory and fronts
Importance écologique & capacité de rétention des tourbillons
Jours
Latitude
COTTÉ C., D’OVIDIO F., DRAGON A.-C., GUINET C., LÉVY M. (2015). Top predator preference in a complex environment: Elephant seals target distinct
mesoscale features of the Antarctic Circumpolar Current. Progress in Oceanography. 131, 46–58.
D’ OVIDIO F. DE MONTE S., DELLA PENNA, A., COTTÉ C., GUINET C., (2013) Ecological implications of oceanic eddy retention in the open ocean: a
Lagrangian approach. J. Phys. A: Math. Theor. 46 (2013) 254023
Exemple de reconstruction SQG des
vitesses verticales.
a) vue 3-D de la température in situ
mesurée par une femelle
éléphant de mer,
b) la SST reconstruite par advection
lagrangienne
c) la section de vitesse verticale
(m.j-1) extraite le long de la ligne
pointillée présentée en b.
Reconstruction des champs de vitesse
verticaleà partir des données in situ de
température/densité
Thèse T. Jaud, (2013-2016) CNES/Région Bretagne
Thèse L. Siegelman (2016-2019) (CNES
50 %)
Direction P. Klein et P. Rivière.
Études caractéristiques
physiques du vent et des
vagues
(CFOSAT-2018)
In-situ estimations à partir du niveau de bruit enregistré par les
éléphants de mer lors des plongées
Acousonde
Période des vagues (accéléromètre)
CAZAU D., BONNEL J., JOUMA’A J., LE BRAS Y., GUINET C. (2017)
Measuring the marine soundscape of the Indian Ocean with
Southern Elephant Seals used as acoustic gliders of opportunity.
Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. DOI:
10.1175/JTECH-D-16-0124.1
CAZAU et al. in prep.
Développer de nouvelles approches et outils à l’interface entre
océanographie physique et écologie marine
Effets structurant des conditions océanographiques sur les
champs de ressources biologiques
30/11
29/11
01/12
02/12
28/11
03/12
27/11
24/11
25/11
26/11
04/12
05/12
06/12
07/12
08/12
09/12
10/12
11/12
Nbr of prey catch attempts day-1
DELLA PENNA A., DE MONTE S., GUINET C., KESTENARE E., D'OVIDIO F. (2015) Quasi-planktonic behaviour of foraging top marine predators. Scientific
Reports. 5:18063 | DOI: 10.1038/srep18063
v
0
600
200
500
400
400
600
300
800
1000
200
100
1200
0
Nb PCA/day
Depth (m)
Yves LeBras, thèse
v
Formation de masses d’eau
associées aux interaction
glace/océan Océan Austral
(J.B. Sallée, LOCEAN)
Données in-situ Chl-a Austral et control
qualité
(KEOPS 2-LOV).
(S. Blain, H. Claustre, P. Monestiez)
Validation Méthode SQG/
TOSCA-SWOT Océan
(P. Klein, P. Riviere, R. Morrow)
Modèles : TOSCA-BIOCOSM
(M. Levy, J. Le Sommer)
SO-MEMO :Un SO au service de la
communauté scientifique NATIONALE et
internationale
SOERE-CTD-02 & CORIOLIS
(G. Reverdin)
Contenu de chaleur de l’Océan
Austral. (K. Von Schuckmann ,
Mercator Océan)
TOSCA-NOISE
(collecte de données acoustique
pluie et vent)
(PI. P. Testor)
SO-MEMO: SYSTEME
D'OBSERVATION
MAMMIFERES
ECHANTILLONNEURS
DU MILIEU OCEANIQUE
Volet 6 : Ecologie des Eléphants de mer
(C. Guinet)
ANR Mycto-3D-MAP (PI. Y. Cherel)
ANR Post-Doc Myriad (PI. F. Bailleul)
EMBBA (fondation Total) (PI. C. Guinet)
OST-ST : Paysage océanographique et
« histoire de vie » à (sub-)
mésoéchelle des ecosytemes marins
(F. D’ovidio)
Type phytoplanctonique (Physat)et
performance de pêche des éléphants
de mer
(S. Alvain)
Authier Matthieu (CEBC), Bailleul Frédéric (CEBC), Bataile Brian (MMRU-UBC), Bessigneul Guillaume
(CEBC), Blain Stéphane (LOB-UPMC), Bost Charles André (CEBC), Chaigne Adrien (CEBC), Charrassin
Jean Benoit (MNHN-LOCEAN), Cherel Yves (CEBC), Claustre Hervé (LOV-UPMC), Cotté Cédric (CEBLOCEAN-UPMC), Bataile Brian (UBC), Dubois Guillaume (CEBC), Dragon Anne Cécile (CEBC), El Skaby
Nory (CEBC), Fedak Michael (SMRU), Genin Alexandre (CEBC), Halliwel Simon (SMRU), Hindell Mark
(AWRU-UTAS), Jaud Thomas (CEBC), Joouma Joffrey (CEBC), Marchand Stéphane (MNHN-CEBC),
Laurent Cécile (CEBC), Lebras Yves (CEBC), Levy Marina (LOCEAN-UPMC), Lovell Phillip (SMRU),
Monestiez Pascal (INRA), d’Ortenzio Fabrizio (LOV-UPMC), d’Ovidio Francesco (LOCEAN-UPMC), Park
Young Hyang (MNHN-LOCEAN), Picard Baptiste (CEBC), Pons Jean Baptiste (CEBC), Reverdin Gilles
(LOCEAN-UPMC), Richard Gaetab (CEBC),Roquet Fabien (MNHN-LOCEAN-MIT), Royer François (CLS
Argos), Trites Andrew (MMRU-UBC), Viviant Morgane (CEBC), Vacquié Garcia Jade (CEBC), Xing
Xiaogang (LOV-UPMC), Weimerskirch Henri (CEBC).
Questions?
http://biology.st-andrews.ac.uk/seaos/
http://www.annee-polaire.fr/api/MEOP/
http://www.cebc.cnrs.fr/
Les femelles éléphant de mer sont de gros
prédateurs de ressources mésopélagiques
(Poissons lanternes)
Electrona carlsbergi
Electrona antarctica (74 mm)
Electrona carlsbergi (95 mm)
Fluorescence
Gymnoscopelus nicholsi (125 mm)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
cm
Bioluminescence
J. Mallefet, University of Louvain
Processus physiques structurant les champs de ressources biologique à fine
échelle
Tentatives captures
FRONT
de proies
Isotherme
Phytoplancton
Couche diffusante
profonde
Stratégie de chasse selon distribution des proies et variables physiques/biotiques
These significant preferences by seals for specific (sub-)mesoscale
features highlighted during the PM period are illustrated in
Fig. 7 for a seal trajectory in July 2005, where an individual reached
an eddy located at the SAF. This part of the trip, lasting 3 weeks, is
overlaid on daily sub-mesoscale fronts, SST and displacement of
water parcels. The mesoscale eddy targeted by this seal to forage
intensively was a long-lived (weeks to months) feature and propagated
much slower than the surrounding waters which moved
southeastward along the global flow of the ACC. The presence of
cold waters in this feature can be explained by its southern origin.
As an example of the link between daily seal travelling and corresponding
transport fronts, an animation in the supplementary
material shows simultaneously the trajectory, the behaviour and
the transport fronts identified by large FSLEs.