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