PROcessus et inTéractions de fine Echelle Océanique (PROTEO)

Responsables : Francesco d’Ovidio et Yannis Cuypers

Composition de l’équipe

Personnels permanents (fonction/affiliation

  • Pascale Bouruet-Aubertot, PR, SU
  • Jacqueline Boutin, DR, CNRS
  • Xavier Capet, CR, CNRS
  • Jean-Benoît Charrassin, PR, MNHN
  • François Colas, CR, IRD
  • Cédric Cotté, MC, MNHN
  • Yannis Cuypers, MC, SU
  • Francesco d’Ovidio, CR, CNRS
  • Vincent Echevin, CR, IRD
  • Christophe Hourdin, IR, CNRS
  • Dimitry Khvorostianov, IR, CNRS
  • Marina Lévy, DR, CNRS
  • Liliane Merlivat, Bénév
  • Stéphane Pous, MC, MNHN
  • Jean-Baptiste Sallée, CR, CNRS
  • Dimitry Khvorostianov, IR, CNRS
  • Gilles Reverdin, DR, CNRS
  • Frédéric Vivier, CR, CNRS

Les études de l’équipe PROTEO visent à une meilleure compréhension des interactions à fine échelle entre la physique océanique, la biogéochimie marine et les écosystèmes, incluant une compréhension fine des processus physiques sous-jacents. Les échelles d’espace concernées vont des échelles de la circulation régionale, en passant par la (sub)-mésoéchelle jusqu’aux échelles inertielles, associées à des échelles temporelles allant de quelques jours jusqu’à  l’inter-annuel.

Au niveau biogéochimique, les intérêts de l’équipe couvrent principalement les apports de nutriments par la dynamique, le cycle du carbone (flux air-mer, export) et le cycle de l’oxygène (en particulier l’étude des zones de minimum d’oxygène). Au niveau des écosystèmes, nos intérêts couvrent également un large spectre, allant de la biodiversité du phytoplancton  à l’écologie des prédateurs supérieurs, et incluent des études sur les échelons intermédiaires. Au niveau de la physique de l’océan, l’équipe s’enrichit de nouvelles compétences en physique de petite échelle qui proviennent de la réunion  des anciennes équipes PEPS et IPSO. Ces compétences permettront d’appréhender un plus vaste spectre de processus, notamment le rôle des interactions océan-vagues, le rôle des ondes d’inertie-gravité forcées par le vent et la marée et le rôle des interactions océan-glace de mer.

Notre démarche intègre la modélisation (physique-biogéochimie-écosystème planctonique-transport-connectivité), la collecte (campagnes de mesure, observations à long terme) et l’analyse de données (in-situ et satellite), et la télémetrie animale. Cette approche multi-outils implique des développements dédiés, tant au niveau instrumental qu’au niveau modélisation, et au niveau de l’analyse des données. Ainsi, nous participerons au développement de flotteurs-profileurs (en particulier Ice-T pour la marge de glace et TurboProvBio pour les mesures bioéochimiques et de turbulence), de nouveaux instruments de biologging (phocidés) et à la préparation et à l'exploitation de futures missions satellites concernant notamment des mesures altimétriques à sub-méso-échelle, de couleur de l’eau géostationnaires, des mesures de salinité et de courants de surface (SWOT, OCAPI, MICROWAT, CRYORAD, SEASTAR).  L'équipe accompagne également le développement des modèles physiques (NEMO et CROCO) et  biogéochimique (PISCES), en particulier par leur emploi dans des configurations inédites (montée en résolution et en complexité; exploration des routes d'énergie; couplage avec l’atmosphère).

Notre recherche sera articulée sur 4 axes, avec des spécificités régionales:

Axe 1 : Couplage océan-vagues-biogéochimie en milieu côtier  (pelagos-benthos) à travers le développement de modèles et des campagnes dédiées: cette démarche gardera une continuité avec des études en cours sur des régions à forte production biologique, en particulier les zones de plateau des upwellings côtiers (Sénégal; Pérou), les îles du sud-ouest de l’océan Indien (Îles Éparses) et du Pacifique Sud-ouest (Nouvelle-Calédonie) et l’Afrique Australe.

Axe 2: Échanges couche de mélange/atmosphère/subsurface: nos travaux viseront à mieux caractériser les flux thermodynamiques (sel, chaleur), biogéochimique (carbone, azote, oxygène) et d’énergie (génération à la dissipation d’ondes d’inertie-gravité)  entre ces couches. Nous poursuivrons les chantiers en cours sur les mers indonésiennes, la mer Méditerranée, le Storfjord, l’océan Atlantique Nord, l’océan Indien et l’Océan Austral. Des enjeux importants concernent l'extension verticale du transport associé aux instabilités de sub-mesoéchelle, l’étude de la marée sous-inertielle, les interactions entre ondes, vent, submeso échelle, et turbulence, la pénétration du carbone anthropique, la fertilization naturelle par le fer, la désoxygenation des océans, ainsi que l’évolution des ces forçages de petite échelle en réponse au changement climatique.

Axe 3 : Couplage physique/biologie : nous étudierons les liens entre océan physique, biodiversité, écosystèmes, en particulier en support à la conservation du milieu pélagique Méditérranée, dans les zones d’upwellings, dans l’océan Austral (en collaboration avec la Commission pour la conservation de la faune et la flore marines de l'Antarctique) en incluant les zones englacées, et dans le Pacifique Sud avec nos implications sur l’étude de la biodiversité pélagique notamment pour le grand Parc marin de la mer de Corail. Les actions principales dans ce volet incluent le développement d’études de processus et configurations de modèles de circulation couplés physique – écologie, l’observation des niveaux trophiques intermédiaire par acoustique active, et l’étude de l’écologie des prédateurs marins en lien avec la variabilité des paramètres biotiques et abiotiques de leur milieu.

Axe 4 : Couplage océan/cryosphère : nous étudierons la glace de mer et ses interfaces avec l’océan et l’atmosphère, pour observer et analyser les processus régissant le bilan de masse de glace et comprendre comment la dynamique océanique est influencée par la glace, et cela en relation avec la flore et faune de la banquise. Un enjeu important sera d’assurer la continuité des mesures (par télémétrie animale, navires, flotteurs, capteurs embarqués par des mammifères marins) en Arctique central (e.g., bouée Ice-T) et en Antarctique (e.g., biologging de phocidés, flotteurs Argo). L’analyse des données vise à déterminer le bilan de masse de glace de mer, de chaleur et de sel de la couche de mélange sous la glace (éventuellement sur l’influence de la houle et des processus dans la glace) ainsi que à étudier l’écologie alimentaire des grandes prédateurs en marge de glace. L'interaction entre océan et glaciers continentaux antarctiques et les implications pour la dynamique de la couche de mélange, l’apport de nutriments dans la couche de surface, et la formation d’eaux profondes continuera d'être abordé à partir de campagnes en mer.

Thématiquement, nous serons particulièrement impliqués sur les axes, “Forçages abiotiques sur les écosystèmes marins”, “Du grand large au côtier”, “Cryosphère et milieux polaires”, “Salinité: De la mesure au climat”, “Le mélange océanique” ainsi que “Systèmes d’upwelling”. Nous contribuons également aux axes “Interactions air-mer” qui recouvrent des processus jouant un rôle clé dans les interactions environnement-écosystèmes.

Nous voyons l'axe "Du grand large au côtier" comme un bon moyen de développer des synergies avec les chercheurs d'autres équipes engagés dans un travail de descente en échelle, en particulier ceux du chantier indien (essentiellement dans l'équipe VARCLIM). Nous sommes disposés à animer les axes "Du grand large au côtier", “Forçages abiotiques sur les écosystèmes marins”, “Salinité: De la mesure au climat” (co-animation avec VARCLIM), “Le mélange océanique” . 




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