Pelagic Ecosystem Modelling in the Ligurian Sea during the DYNAPROC 2 Cruise (Sep-Oct 2004).
Modélisation de l'écosystème pélagique en mer Ligure. Application à la campagne DYNAPROC 2 (Sep-Oct 2004).
Résumé
Modelling was used as a tool for better understanding the physical and biological processes observed during the multidisciplinary cruise DYNAPROC 2 (DYNAmic of rapid PROCesses in the water column) which took place in the Ligurian Sea in September-October 2004. The aim of the cruise was to study the short-time scale physical and biological processes that occur when the ecosystem switches from summer oligotrophy to autumnal mesotrophy. One of the most striking events observed during the cruise was the crossing of two low salinity water lenses in the sampling area, which was thought to be protected from lateral inputs. In this study, we have first fitted a 1D physical-biological coupled model to the cruise data set. The simulated food-web accounted ten state variables: three nutrients, three classes of phytoplankton, two classes of zooplankton and two types of detritus. The results showed that the main differences between model and data occurred during the low salinity water intrusions. In a second step, we tested two methods of data assimilation: the introduction of a relaxation term to the temperature measurements and a new data assimilation approach (called IDA, Isopycnal Depth Adjustment) which consists in assimilating the measured variations of isopycnal depths. The evaluation of the relative performance of the different models was performed using a Taylor diagram. The IDA method appeared to be the most efficient in reproducing the observed ecosystem dynamics. This study allowed characterization of the properties of the low salinity water mass, calibration of the matter fluxes at short-time scale and provides a better estimation of the relative contribution of physical and biological processes in the production layer in offshore waters of the Ligurian Sea.
La modélisation a été utilisée comme outil pour améliorer la compréhension des processus physiques et biologiques observés pendant la campagne pluridisciplinaire DYNAPROC 2 (DYNamique des PROCessus rapides dans la colonne d'eau) qui a eu lieu dans la zone centrale de la mer Ligure en septembre-octobre 2004. Cette campagne avait pour objectif l'étude des phénomènes physiques et biologiques qui agissent à courte échelle de temps lors de la transition saisonnière entre l'oligotrophie estivale et la mésotrophie automnale. L'un des éléments les plus marquants de la campagne est le passage de deux lentilles d'eau dessalée dans la zone de mesure que l'on pensait être isolée des apports latéraux. Dans ce travail, nous avons dans un premier temps appliqué un modèle 1D couplé physique-biologie aux données de la campagne. Le réseau trophique simulé comporte dix variables d'états : trois sels nutritifs, trois classes de phytoplancton, deux classes de zooplancton et deux types de détritus. Les résultats ont montré que les principales différences entre ce modèle et les mesures avaient lieu pendant les intrusions d'eau dessalée. Dans un deuxième temps, nous avons testé deux méthodes d'assimilation de données : une méthode classique de relaxation aux données de température et une méthode que nous avons développée, qui est basée sur l'assimilation des variations de profondeur des isopycnes (méthode IDA, Isopycnal Depth Adjustment). L'évaluation des performances relatives des trois modèles a été effectuée avec des diagrammes de Taylor et a montré que le modèle IDA était le plus performant dans la représentation des évènements observés. Cette étude a permis de caractériser les propriétés de la masse d'eau dessalée, de calculer les flux de matière journaliers et de définir les contributions relatives de la physique et de la biologie à l'évolution de la zone productive au large de la mer Ligure.