http://hdl.handle.net/2332/396 Sun, 19 May 2013 16:45:30 GMT 2013-05-19T16:45:30Z http://hdl.handle.net/2332/1996 Opération FRONTAL : interactions physiques, chimiques et biologiques dans les fronts océaniques Centre national de la recherche scientifique, Programme flux océaniques Dans le continuum des échelles spatio-temporelles de l'océan, les fronts constituent des "singularités" et posent, à la fois, des problèmes de processus et des problèmes de bilan. Les gradients très accusés qui caractérisent une zone frontale représentent tantôt des barrières, tantôt des lieux d'échange. Une quantité d'énergie, qui peut être localement importante, est dissipée en cascade et structure le milieu. Une certaine confluence des échelles spatio-temporelles crée une résonance entre phénomènes physiques et phénomènes biologiques. Enfin, l'interface, pour des raisons encore obscures, constitue le plus souvent une "anomalie positive" de biomasse et de production biologique. Frontal s'est assigné, dès l'origine, un double objectif: . définir les processus physiques, chimiques et biologiques liés à la rencontre ou la juxtaposition de deux masses d'eau superficielles, et évaluer les effets de ces processus. . établir le bilan des sources et des puits des diverses formes d'énergie et de matière (biomasse incluse) de ces "singularités" locales ou régionales, et confronter ce bilan à celui, plus global, d'une mer ou d'un océan. La contribution de Frontal au Programme Flux Océaniques est donc d'étudier d'une part les mécanismes de la production dans des zones privilégiées, et, d'autre part, le devenir de la matière ainsi produite. Du point de vue logistique, la démarche de Frontal est la suivante: . activer les recherches en cours dans divers laboratoires française et stimuler l'échange des idées et la mise en commun des compétences et des moyens. . concentrer progressivement les recherches sur l'un des sites-ateliers (1988: "Panache" sur la panache rhodanien; 1989-90 "Tomofront" sur le front de Mer Ligure). . susciter une opération d'envergure européenne sur un front océanique notoire (1991-92: "Almofront" sur le front Alméria-Oran) . poursuivre cette progression en abordant, ultérieurement, de plus grandes échelles spatiales: front de mer du Nord, convergence antarctique... 33 pages, illustrations, bibliographie Sun, 30 Apr 1989 22:00:00 GMT http://hdl.handle.net/2332/1996 1989-04-30T22:00:00Z http://hdl.handle.net/2332/1995 Programme flux océaniques : fondements, objectifs, calendrier, moyens et organisation Centre national de la recherche scientifique, Programme flux océaniques Depuis sa naissance, il y a trois milliards d'années, l'océan est devenu une composante unique et essentielle de notre environnement. L'équilibre écologique de la planète dépend très étroitement des interactions physiques, chimiques et biologiques entre la mer, l'atmosphère et la terre. Ces interactions complexes et multiples se déroulent sur des échelles d'espace et de temps incroyablement variables qui vont de la seconde au million d'années et du mètre carré à plusieurs fois la superficie de la France. C'est pourquoi nous connaissons encore mal le fonctionnement de cette gigantesque machinerie océanique, les taux de renouvellement de ses ressources minérales et nutritives ainsi que son rôle dans les équilibres climatiques. A ces variations naturelles se surimposent celles d'origine humaine. C'est ainsi que l'océan absorbe, chaque année, près de la moitié du gaz carbonique relâché dans l'atmosphère par les combustions industrielles. Le cycle d'un élément tel le plomb dans les eaux marines de tout l'hémisphère nord porte maintenant la marque de l'activité humaine.A une échelle plus fine, cette activité industrielle altère quotidiennement le milieu côtier vital pour l'économie mondiale puisque l'essentiel des ressources marines vivantes en est extrait. Il n'est pas actuellement possible d'établir des modèles prédictifs permettant d'estimer l'impact à grande échelle des rejets industriels et d'évaluer l'ampleur de la perturbation à laquelle sont soumis les cycles naturels des principaux éléments. Cette lacune tient principalement à notre méconnaissance de la partie marine des cycles biogéochimiques, puisque nous n'avons même pas encore déterminé les constantes de temps associées aux réactions chimiques et aux réponses biologiques dominantes. Il est donc nécessaire de développer une paramétrisation puis une modélisation des processus majeurs qui gouvernent les cycles biogéochimiques afin d'évaluer l'impact sur l'équilibre global de l'océan des perturbations, qu'elles soient d'origine climatiques ou anthropiques. Les récents développements de la géochimie marine, effectués notamment dans le cadre des programmes Geosecs (Geochemical Ocean Sections) et TTO (Transient Tracers in the Océan) ont montré que le cycle de nombreux éléments était directement couplé à celui du carbone, lui-même sous la dépendance étroite de la vie marine. Nous aurons la preuve d'une bonne compréhension de ces cycles biogéochimiques quand nous serons à même de simuler (modèles) les flux de matière entre les différents réservoirs constituant le système couplé océan- atmosphère-continent-sédiment et de prédire les modifications de ces flux en réponse aux perturbations naturelles ou anthropiques du milieu. 25 pages, figures, bibliographie Tue, 28 Feb 1989 23:00:00 GMT http://hdl.handle.net/2332/1995 1989-02-28T23:00:00Z http://hdl.handle.net/2332/1994 Opération ANTARES : flux de la matière dans l'océan austral Centre national de la recherche scientifique Le Programme Flux Océaniques (PFO) a l'ambition de déterminer, à l'échelle de l'océan global, le flux de matière, essentiellement biogénique, qui disparaît de la couche superficielle, se dépose sur les fonds océaniques et, dans son devenir ultime, quitte les cycles biogéochimiques. Les deux premiers sites choisis pour le système purement océanique, la Méditerranée nord-occidentale (Opération Dyfamed), et l'Atlantique tropical nord (Opération Eumeli), permettront de modéliser le transport de matière, en régime oligotrophe et mésotrophe, dans des zones soumises à d'importants apports éoliens et anthropiques, de température élevée et dont le flux énergétique connaissant des variations de faible amplitude. Ces deux systèmes présentent, en outre, le caractère commun d'une limitation de leur production primaire par le flux de sels nutritifs. L'étude d'un troisième système océanique, l'Océan Austral (Opération Antares), permettra de modéliser la circulation de matière pour des conditions très différentes: limitation de la production par des processus physiques, fort taux de sédimentation, apports éoliens et anthropiques négligeables, basse température. cycle saisonnier marqué. L'Océan Austral constitue un écosystème paradoxal avec une grande richesse de sa couche superficielle en nutriments, mais une production primaire annuelle voisine d'un système oligotrophe. Autre élément de ce paradoxe, la production de silice biogénique dans la couche euphotique, estimée au tiers du total mondial, ne laisse pas présager une si grande richesse des abysses antarctiques qui recueillent les deux tiers du flux mondial de silicium. Si ces traits sont communs à l'ensemble de l'Océan Austral, il faut cependant y distinguer au moins trois sous-systèmes: la frontière banquise-eau, les eaux originaires de la Divergence Antarctique avec leurs structures tourbillonnaires à mésoéchelle dont la fréquence, en océan ouvert, constitue une originalité, et les zones frontales: Front Polaire et Convergence Antarctique, Convergence Subtropicale, Front Weddell-Scotia. Le programme proposé pour modéliser la production primaire, les flux de matière biogénique (C. N. Si), des métaux-traces et des radioéléments associés qui transitent à travers l'Océan Austral nécessite une stratégie diversifiée: campagnes de navires de haute mer ou de navires polaires à différentes saisons, suivi d'une station permanente proche de Kerguelen, utilisation des données satellitaires, application de modèles. Dans un vaste océan à échanges intenses entre les masses d'eau, situé à l'écart des apports anthropogènes et éoliens directs, cette approche devrait permettre : de mesurer les flux entre les principaux compartiments du réseau trophique, de prendre en considération la variabilité du système dans le temps, d'avoir un suivi synoptique de phénomènes hydrologiques tels que les fronts et tourbillons et de la distribution des particules pigmentées de la couche superficielle qui en dépend étroitement. (...) 26 pages, figures, cartes, bibliographie Tue, 28 Feb 1989 23:00:00 GMT http://hdl.handle.net/2332/1994 1989-02-28T23:00:00Z http://hdl.handle.net/2332/1993 Opération EUMELI : flux de matière dans l'Atlantique tropical en régime eutrophe, mésotrophe et oligotrophe Centre national de la recherche scientifique, Programme flux océaniques L'objectif majeur du Programme Flux Océaniques (PFO) est de déterminer, à une échelle globale, les flux depuis la surface jusqu'au fond de l'océan. Les particules, qui prennent naissance dans la couche superficielle éclairée, sédimentent à des vitesses différentes dans la colonne d'eau en subissant des transformations chimiques et biologiques. Certaines finissent par se déposer sur le fond océanique avant d'être enfouies définitivement. L'objectif d' Eumeli est d'étudier, pour la première fois de façon intégrée, les flux de particules à chacune des étapes de ce voyage, depuis leur formation jusqu'à leur enfouissement. Ce flux de particules est d'abord un flux de carbone, essentiellement sous forme de molécules organiques édifiées par photosynthèse et également sous forme minérale (coccolithes et squelettes de foraminifères). Ce carbone est contenu dans le matériel vivant (phytoplancton, bactéries..) et dans les détritus qui en dérivent (débris, cadavres, pelotes fécales..). Il doit être considéré aussi comme un flux d'énergie, en fait d'énergie solaire captée lors de la photosynthèse et stockée temporairement dans la matière organique sous forme d'énergie chimique libérable au cours des oxydations ultérieures. Enfin, ces particules sont aussi des transporteurs actifs, car, durant leur transit et au cours de leurs transformations chimiques et physiques (agrégation - désagrégation), elles échangent avec le milieu divers éléments: soit ceux qui, à côté du carbone, formaient leurs constituants initiaux (N, P, Si, S, métaux..), soit ceux qui, par adsorption, s'y sont adjoints. L'importance potentielle de l'apport éolien vis-à-vis de la production primaire phytoplanctonique implique que ce flux, même s'il n'est pas étudié pour lui-même, soit pris en compte; ceci est particulièrement vrai pour les oligo-éléments comme le fer. Pour atteindre l'objectif global du programme PFO, des observations synoptiques sont nécessaires. Les seules envisageables concernent les particules pigmentées de la couche superficielle, c'est-à-dire celles que fournirait un capteur "couleur de l'océan" placé sur satellite, la faisabilité ayant été démontrée par le capteur expérimentalCZCS. Encore faut-il savoir relier quantitativement ces données sur les pigments chlorophylliens du plancton au flux de carbone organique qui quitte la source superficielle. Il importe également d' associer au cycle du matériel particulaire organique le cycle d'autres éléments, et ce, sur la totalité du parcours depuis la surface jusqu'au sédiment en place. Une étape impérative consiste à identifier et décrire les rouages et leurs engrènements, puis à modéliser les processus élémentaires impliqués et, enfin, à coupler les modèles dans les trois situations types qui constitueront le cadre de l'observation. En effet, le programme Eumeli repose sur un ensemble de campagnes qui permettront d'étudier un site eutrophe. un site mésotrophe et un site oligotrophe, même si cette dernière situation, représentative d'une fraction importante de l'océan mondial, sera privilégiée. Dans chacun de ces sites, sources et puits de matière particulaire seront décrits simultanément dans tous les compartiments qui s'étagent suivant la verticale: la couche euphotique, la colonne d'eau, la couche benthique, le sédiment superficiel (Fig. 1). Ces études intégrées, effectuées sur des sites distincts, sont destinées à contraindre les modèles de processus et les modèles couplés, qui restent unidimensionnels. En retour, la stratégie d'échantillonnage dépendra de la conception des modèles, observation et modélisation étant indissociables. Le but ultime d'Eumeli, grâce à l'étude de ces trois cas d'école, est d'obtenir un schéma explicatif satisfaisant doublé d'un outil numérique validé par des mesures fines, et fiable quant à ses prédictions. C'est la voie obligatoire pour que les données satellitaires soient traduites en flux de particules à l'échelle de l'océan global (...) 44 pages, figures, cartes, bibliographie Sun, 30 Apr 1989 22:00:00 GMT http://hdl.handle.net/2332/1993 1989-04-30T22:00:00Z