Variabilité biooptique à différentes échelles spatiales et temporelles dans l'Atlantique nord-est : interprétations biogéochimiques
Résumé
This study has been driven by necessity to be able to describe biogeochemical variability on the same resolution as physical parameters. Optical profilers were used to measure high frequency inherent optical properties of the water column. Comparison to discretes samples collected simultaneously with our data allows us to convert IOPs at one wavelength into biogeochemical quantities. We have estimated chlorophyll a, total particulate carbon concentrations and the vertical distribution of colored dissolved organic matter (CDOM). The qualitative nature of particulate and dissolved matter has been studied combining several optical coefficients or analyzing their spectral dependency. In a laboratory experiment, a population of calcifying organisms (Emiliania huxleyi) was cultured under controlled conditions to characterize its optical properties and evolution after increasing atmospheric pCO2 from actual level (360 ppm) to the level predicted for the end of the century (700 ppm). During three campaigns between continental Portugal and Azores, we mapped biooptical mesoscale variability over three seasonally important periods : end of winter, spring and end of summer. High resolution observations have evidenced several relationships between the hydrological and biogeochemical characteristics of water column. In addition, instrumental deployment along transects using a towed undulating system (Tow-Yo, 2 nm resolution) has lead to a better understanding of the influence of mesocale eddies.
Cette étude a été motivée par la nécessité de pouvoir décrire la variabilité biogéochimique avec la même résolution que les paramètres physiques. Des profileurs optiques ont permis de mesurer à haute fréquence les propriétés optiques inhérentes dans la colonne d'eau. Par comparaison avec des données discrètes acquises simultanément à nos mesures, les coefficients optiques à des longueurs d'onde précises ont été convertis en grandeurs biogéochimiques quantitatives. Nous avons estimé la concentration en chlorophylle a et en carbone particulaire total ainsi que la répartition verticale de la matière organique dissoute colorée (CDOM). La nature qualitative du matériel particulaire et dissous a été abordée en combinant différents coefficients optiques ainsi qu'en analysant leur dépendance spectrale. En préalable aux campagnes dans l'Atlantique nord (campagnes POMME), une expérience en milieu contrôlé a été menée sur une population d'organismes phytoplanctoniques calcifiants (Emiliania huxleyi) afin de caractériser ses propriétés biooptiques ainsi que leurs modifications consécutives à une augmentation de la pCO2 atmosphérique du niveau actuel (360 ppm) au niveau prévu pour la fin du siècle (700 ppm). Lors des campagnes entre le Portugal continental et les Açores nous avons effectué le suivi biooptique de la variabilité à méso-échelle à trois périodes clés de l'année : fin de l'hiver, printemps et fin de l'été. L'observation à haute résolution de la colonne d'eau a permis de mettre en évidence certaines relations entre les caractéristiques hydrologiques et biogéochimiques. Le déploiement de nos instruments le long de radiales avec un système tracté autorisant une résolution de 2 milles (Tow-Yo) a conduit à préciser l'influence des structures tourbillonnaires de moyenne échelle.