Atmospheric deposition in the Mediterranean Sea : nature of the response of the marine biogeochemistry ?
Dépôts atmosphériques en Méditerranée : quelle réponse de la biogéochimie marine ?
Résumé
In LNLC open ocean regions such as the Mediterranean, the atmosphere constitutes the main pathway
for nutrients and could thus play a role in the oceanic carbon cycle. In summer 2008, the
Mediterranean atmosphere was composed of mixed aerosols from both natural and anthropogenic
sources, forming a “background”, spatially uniform. Nutrients released from aerosol and Saharan dust
dissolution in seawater stimulated autotrophic activity. Both, Saharan event and “summer rain”,
enhanced primary production with a similar intensity: nutrient solubility was higher for mixed
aerosols. Although diazotrophic activity was stimulated by atmospheric deposition, it remained very
low. Organic carbon resulting from atmospherically induced primary production was exported as POC
flux, increasing carbon export efficiency in summer. Saharan events are involved in the carbon cycle
dynamic through the formation of “lithogenic events”, high export of POC-lithogenic material due to
aggregation processes in surface waters. Those events can be generated (1) in winter, triggered by the
mixed layer deepening, and (2) punctually, when extreme Saharan events occurred. Carbon export
associated to those “lithogenic events” can represent twice as much as the quantity exported during the
spring bloom period, annual peak of biological activity. Atmospheric deposition, and in particular
extreme events, do play a major role in carbon cycle dynamic in the Mediterranean Sea and have to be
integrated in ecosystem modelling in order to anticipate the impact of their evolution, within
environmental changes.
Dans les régions océaniques hauturières oligotrophes LNLC, comme la Méditerranée, l’atmosphère constitue la principale source d’éléments nutritifs. En 2008, l’atmosphère estivale était constituée d’un « bruit de fond » relativement uniforme spatialement, mélange d’aérosols naturels et anthropiques. Les éléments nutritifs libérés par la dissolution des aérosols stimulent l’activité autotrophe avec une même intensité dans le cas d’un dépôt mixte ou saharien naturel : la labilité des éléments nutritifs associés aux aérosols mixtes est plus importante. Bien que stimulée par un dépôt atmosphérique, l’activité diazotrophe en été est restée faible. Le carbone organique induit par l’augmentation de l’activité biologique suite à un dépôt mixte, est exporté sous forme de POC, augmentant l’efficacité de l’export de carbone en période estivale. L’implication des évènements sahariens dans le cycle du carbone se réalise aussi à travers la formation « d’évènements lithogéniques » : fort export associé de POC – particules lithogéniques suite à des phénomènes d’agrégation en surface. Ces évènements sont générés (1) en hiver, du fait de l’approfondissement de la couche de mélange, (2) en lien avec des évènements sahariens extrêmes. L’export de carbone résultant peut représenter jusqu’à 2 fois celui mesuré en période de bloom, pic annuel de l’activité biologique. Les dépôts atmosphériques, et en particulier les évènements sahariens extrêmes, jouent donc un rôle prépondérant dans le cycle du carbone en Méditerranée et doivent être pris en compte dans la modélisation écosystémique de façon à pouvoir appréhender l’impact de leur évolution, en lien avec le changements environnementaux actuels