DeWEX (Impacts of deep water formation on mediterranean pelagic ecosystems) - MERMEX

Campagnes océanographiques

Samedi, 1 septembre 2012 - Dimanche, 1 septembre 2013

Contexte et objectifs

La Méditerranée est réputée comme particulièrement sensible aux changements climatiques. Pour améliorer la capacité de prévision de l’évolution écosystémique de ce bassin, il s’avère nécessaire de mieux appréhender la dynamique de ses écosystèmes pélagiques.

Évolution des concentrations en chlorophylle en Méditerranée nord-occidentale (2012) : à gauche, un événement remarquable de convection profonde qui s'est déroulé fin février (zone violette) et à droite un intense événement de floraison qui s'est produit un mois plus tard au même endroit.
Images Satellite MODIS Aqua NASA, retraitées au LOV
Les 2 bassins méditerranéens, occidental et oriental, sont considérés comme "oligotrophes", c'est à dire marqués par une faible productivité des échelons trophiques primaires, laquelle influence négativement l'ensemble de la chaine trophique (jusqu’aux poissons). La cause de cette oligotrophie résulte en partie de la stratification des eaux superficielles induites par l'écoulement en surface des eaux moins salées du bassin Atlantique.
Il existe toutefois des régions méditerranéennes caractérisées par des conditions océanographiques et atmosphériques spécifiques, qui donnent lieu à une augmentation des concentrations de nutriments dans les eaux de surface, cette augmentation favorisant ensuite le développement du phytoplancton. Il s’agit principalement des zones de formation d'eau profonde où des mélanges verticaux intenses se produisent régulièrement. Les formations d'eau profonde en Méditerranée nord-occidentale (golfe du Lion) sont ainsi à l'origine d’efflorescences importantes et récurrentes de phytoplancton, à l'image de celles se produisant en Atlantique nord-est. Cette forte productivité, qui stimule une réponse biologique conséquente dans les niveaux trophiques supérieurs (depuis l'échelon du méso-zooplancton jusqu'aux baleines), fait de cette région et de ce point de vue la zone clé du bassin occidental.

Malgré de nombreuses études réalisées par le passé, les relations de causalité entre les conditions atmosphériques et océanographiques de la région, la disponibilité des sels nutritifs et la réponse du phytoplancton puis des chaines trophiques supérieures restent très peu caractérisées. Or, bien que se produisant à des échelles spatiales et temporelles relativement courtes (de quelques centaines de kilomètres pendant quelques semaines), ces phénomènes de formation d’eau profonde ont des conséquences à long terme (bien au-delà de l'aspect saisonnier) sur tout le fonctionnement de la Méditerranée. Améliorer la compréhension de ces relations va donc nécessiter la mise en œuvre d’une stratégie d'investigation incluant ces différentes échelles.

L'objectif principal de l’action de grande envergure DeWEX est d’étudier un cycle hydrologique et biogéochimique annuel complet en Méditerranée nord-occidentale.
Le projet DeWEX est une étape clé du projet MERMEX (Marine ecosystem response in the mediterranean experiment) visant à comprendre les changements susceptibles d'impacter les écosystèmes marins en Méditerranée dans les prochaines décades, MERMEX étant une composante du programme MISTRALS. Le projet DeWEX partage également certains objectifs du projet HyMeX, une autre composante de MISTRALS.

Totalement novatrice, la stratégie adoptée par DeWEX consiste à coupler observations intensives, observations sur le long terme et modélisation. Pour cela, un important effort d’observation in situ sera fait, qui combinera la mise en œuvre de campagnes océanographiques (observations intensives) et l'utilisation massive durant toute une année de plateformes d'observation automatiques et autonomes (mouillages, flotteurs profileurs, gliders, satellites) qui viendront renforcer les observations long terme du programme MOOSE. Parallèlement, un effort sans précédent de modélisation couplée physique – biogéochimie permettra dans un premier temps d'assister les opérations en mer, en fournissant une prévision en temps réel des conditions hydrologiques et des zones clés à échantillonner, et dans un deuxième temps d'améliorer, à l’aide des données ainsi recueillies, la paramétrisation des processus biogéochimiques dans les modèles et ainsi de mieux retracer l'histoire des masses d'eau, de l'échelle de l'événement à l'ensemble du cycle annuel. Finalement, il sera possible de calculer les bilans des éléments biogéniques (N, P, Si et C), de les relier à la formation d'eau dense puis d’appréhender le devenir biogéochimique des principaux écosystèmes méditerranéens.


Les observations du projet DeWEX se dérouleront de manière coordonnée avec la phase intensive d'observation d’HyMeX.

Dates et lieux

Le programme d'observation couvrira un cycle annuel de septembre 2012 à septembre 2013 sur l’ensemble de la Méditerranée nord-occidentale (du golfe du Lion au golfe de Gènes). Quatre campagnes hauturières sont notamment prévues : deux campagnes sur le Suroît en 2013 couvriront les périodes de formation des eaux denses (février) et de floraison printanière (avril) ; elles seront encadrées par des campagnes plus légères à bord du Tethys (septembre 2012 et septembre 2013).

Moyens déployés

Le programme DeWEX déploiera un réseau de plateformes d'observation autonomes composé de flotteurs profileurs et de gliders :

  • 9 flotteurs profileurs biogéochimiques seront largués d’octobre 2012 à février 2013 pour assurer la surveillance de la zone pendant 1 à 3 ans, à haute fréquence (cycle de 1 à 2 jours) jusqu’à la fin de la période de floraison (mai 2013) puis à basse fréquence (cycles de 5 à 10 jours) ;
  • 6 gliders (dont 2 gliders espagnols) équipés de capteurs biogéochimiques seront déployés en septembre 2012 pour suivre en continu les caractéristiques hydrologiques (température, salinité, oxygène…) et bio-optiques (lesquelles permettront de déterminer les concentrations en chlorophylle, matière organique dissoute, nitrate…) des masses d'eau pendant toute la période d’étude ; chacun d’eux effectuera son trajet en 8-15 jours et le répètera jusqu’à sa récupération avant épuisement de ses batteries ; cette flottille doit être remplacée en novembre, puis à nouveau en janvier pour que la surveillance de la région se poursuive le long des mêmes radiales quasiment sans interruption jusqu’en mai 2013 ; un suivi à haute résolution d’un tourbillon sera également effectué pendant une durée limitée (février 2013) pour documenter finement les processus physiques et biogéochimiques à cette échelle.

Les quatre campagnes hauturières se dérouleront le long d’un même parcours avec des stations hydrographiques et biogéochimiques tous les 10-20 km environ. Elles permettront d’échantillonner l’eau de ce réseau de stations à des moments déterminants de chacune des 4 saisons et ainsi d’obtenir un état océanique et écosystémique complet. Les mesures réalisées depuis les navires concerneront les stocks et les flux biogéochimiques, organiques et inorganiques, ainsi que l'abondance et la diversité planctonique. À leur bord, un système de prélèvement en continu d'eau de surface permettra en outre d'augmenter la résolution spatiale et temporelle que permet l'acquisition classique en mode station.

Dispositif d’observation prévu par DeWEX (été 2012 - septembre 2013) : le parcours des bateaux pendant les 4 campagnes (en violet), les trajets des 6 gliders (en jaune), le suivi d’un tourbillon par un glider (triangle jaune) et les zones de déploiement des 9 flotteurs biogéochimiques (en gris). © INSU-CNRS, LOCEAN/IPSL, Pierre Testor

Soutiens

DeWEX est pour partie financé par le CNRS-INSU et l’Ifremer via le projet MERMEX. Par ailleurs, il bénéficie des profileurs ARGO du projet NAOS EQUIPEX, dédié à la préparation de la nouvelle génération de ces profileurs, la modélisation étant financée par le projet européen PERSEUS (7e PCRD).

Partenaires

Les partenaires de DeWEX sont le CNRS-INSU, l’IFREMER, le CNR-ISMAR (La Spezia, Italie) et IMEDEA (îles Baléares, Espagne).

Laboratoires français impliqués

LOMIC/OOB (Banyuls sur Mer), CEFREM (Perpignan), LEGOS/OMP (Toulouse), MIO/PYTHÉAS (Marseille), LOV/OOV (VIllefranche-sur-Mer), LOG (Wimereux), LOCEAN/IPSL (Paris), LA/OMP (Toulouse), DT-INSU, GAME/CNRM (Toulouse), IMAGE, LSCE/IPSL (Île-de-France) et CEREGE/PYTHÉAS

Coordination du projet

Pascal Conan coordonne la composante in situ / bateau, Fabrizio D’Ortenzio la composante in situ / autonome biogéochimique, Pierre Testor la composante in situ / autonome physique et Claude Estournel la composante modélisation.

Trajectoire des 4 gliders français (en rouge) et courants moyens sur 0-1000 m de profondeur (en jaune) déduits des mesures réalisées le long de ces trajectoires pour septembre 2012. © INSU-CNRS, LOCEAN/IPSL, Pierre Testor

Pour en savoir plus: 
Contact(s):
  • Pascal Conan, LOMIC/OOB
    pascal [dot] conan [at] obs-banyuls [dot] fr, 04 68 88 73 52,
  • Fabrizio D Ortenzio, LOV/OOV
    dortenzio [at] obs-vlfr [dot] fr, 04 93 76 37 15
  • Pierre Testor, LOCEAN/IPSL
    testor [at] locean-ipsl [dot] upmc [dot] fr, 01 44 27 72 75
  • Claude Estournel, LA/OMP
    claude [dot] estournel [at] aero [dot] obs-mip [dot] fr, 05 61 33 27 77