VISUFRONT

Contexte et objectif

La vie des organismes pélagiques est largement contrainte par l’environnement physique dans lequel ils évoluent. En particulier, les structures hydrologiques de méso-échelle (10-100 km), telles que les fronts (rencontres entre deux mases d’eau) ou les tourbillons, influencent l’advection et le comportement individuel des organismes vivants ainsi que la distribution spatiale des populations. Cependant, des limites technologiques et scientifiques ont jusqu’à présent rendu impossible l’échantillonnage simultané, à méso-échelle et à une même haute résolution spatiale et temporelle, des caractéristiques physiques des masses d’eau et de la distribution des organismes biologiques.
 
La campagne VISUFRONT vise à dépasser ces limites en étudiant, en détail et à la même échelle, les interactions physique-biologie sur le front du courant Ligure en Méditerranée Nord-Occidentale, et ainsi à répondre à des questions telles que : quelle quantité de matière organique la zone de subduction frontale exporte-t-elle en profondeur ? Comment se répartissent les méduses pélagiques urticantes sur le front et qu’est-ce qui détermine leur pullulement et leur advection vers les côtes ? Quelle est l’influence des structures de sub-méso-échelle générées par le front sur la répartition et la survie des larves de poissons exploités par la pêche ?
Pour ce faire, des plateformes autonomes (gliders) et des engins d’imagerie in situ (Underwater video profiler et In situ sichthyoplankton iimaging system) seront utilisés de manière combinée, ce qui permettra d’obtenir des données avec une résolution allant du mètre à la centaine de mètres dans les trois dimensions, sur une zone de 15 km de côté et de 200 m de profondeur et de manière synoptique (l’ensemble des mesures prenant moins de 12 h, les données sont considérées comme ayant été obtenues au même moment).

VISUFRONT s’inscrit dans le programme MERMEX (Marine ecosystem response in the mediterranean experiment) qui vise à comprendre les changements susceptibles d'influencer les écosystèmes marins en Méditerranée au cours des prochaines décades. MERMEX est un programme du méta-programme international et interdisciplinaire MISTRALS. (Mediterranean integrated studies at regional and local scales). En tant qu’étude de processus, focalisée sur des échelons trophiques supérieurs encore peu abordés dans le cadre de MERMEX, cette campagne permettra d’améliorer la connaissance des mécanismes à l’interface entre physique et écologie, connaissance nécessaire à la prédiction de la réponse des écosystèmes au changement climatique qui est au cœur de MERMEX.

Dates et lieux

La campagne se déroulera du 18 au 30 juillet 2013, sur le front du courant Ligure, en face de Nice

Moyens déployés

Deux gliders équipés de capteurs développés par le Laboratoire d’océanographie de Villefranche (LOV) échantillonneront en continu les caractéristiques physiques et différents paramètres d’origine biologique (matière organique dissoute, fluorescence de la chlorophylle, etc.) des masses d’eau arrivant dans la zone d’étude, avant et pendant la campagne. Les données recueillies par ces gliders et la connaissance historique de cette zone permettront d’élaborer finement le plan d’échantillonnage et de l’adapter en continu aux conditions effectivement rencontrées. Ces données permettront également connaître la structure des masses d’eau au moment des mesures biologiques. L’un de ces deux gliders est déployé en routine par le LOV dans le cadre du programme d'observation MOOSE. L’autre sera rajouté pour effectuer la même radiale en sens opposé et ainsi faire en sorte que les mesures sur toute la radiale soient réalisées en deux fois moins de temps.

Le Underwater video profiler (UVP) permettra de capturer in situ des images haute résolution. Les images collectées seront traitées pour extraire et classer, de façon semi-automatique, les éléments d’intérêt, tels que particules organiques, organismes vivants…, mesurant de 300 µm à quelques millimètres. Cette chaine de traitement d’images pourra également être appliquée à des approches d’échantillonnage plus traditionnelles, comme les filets à plancton, dont elle pourra traiter le contenu une fois celui-ci scanné à l’aide d’un instrument spécialisé, le Zooscan. L’UVP et sa chaine de traitement de données ont été inventés et développés au LOV.

Le In situ ichthyoplankton imaging system (ISIIS) est un véhicule tracté capable de capturer un flux continu d’images tout en oscillant entre 0 et 200 m de profondeur. Il permettra d’observer les organismes mesurant de quelques millimètres à quelques centimètres. Son large champ de vision lui permet de capturer ¼ m3 d’eau par seconde lorsqu’il est tracté à 5 nœuds, ce qui le rend efficace pour échantillonner les organismes relativement rares tel que l’ichthyoplancton (larve de poisson) qui lui a donné son nom. Il sera également équipé d’une CTD (conductivity, temperature, depth) haute fréquence (17 Hz), d’un ADCP (Accoustic doppler current profiler) et de différents capteurs de navigation. Les données seront envoyées en temps réel à bord du bateau via un câble à fibre optique. Là, les images seront affichées avant d’être stockées. Les objets d’intérêt seront ensuite extraits automatiquement puis classés à l’aide de divers algorithmes de reconnaissance automatique qui sont encore en test et pourront être améliorés en utilisant les données récoltées durant la campagne. ISIIS a été conçu et développé par RSMAS (Rosenstiel school of marine and atmospheric science) en partenariat avec une société d'ingénierie privée (Bellamare, LLC). Au-delà des données qu’il permet de collecter, ISIIS est une plateforme capable d’accueillir d’autres instruments. C’est ainsi que l’UVP sera intégré à ISIIS pour cette campagne.

Soutiens

Cette campagne est financée par le Partner university fund et par MERMEX.
Le Partner university fund est un fond franco-américain piloté par l’ambassade de France, destiné à faciliter le rapprochement d’universités des deux pays. C’est l’ambassade de France elle-même qui a pris l’initiative de contacter l’UPMC (le LOV en particulier) et l’Université de Miami (RSMAS) pour solliciter leur rapprochement. VISUFRONT sera la première action conjointe des deux partenaires (LOV et RSMAS) dans le cadre de ce rapprochement. Elle fera appel à l’expertise technologique et scientifique de chacun et s’accompagnera de chaque côté de la formation de doctorants.

Partenaires

Les partenaires de VISUFRONT sont en France, l’Université Pierre et Marie Curie et le CNRS-INSU, aux USA, la Rosenstiel school of marine and atmospheric sciences et l’Université de Miami, et en Italie, le CNR.

Laboratoires français impliqués

LOV/OOV (Villefranche-sur-Mer) et MIO/PYTHÉAS (Toulon).