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Campagnes synchrones en Méditerranée

Trois programmes en un : BIOSWOT (avec les laboratoires du LOCEAN et du MIO, financé par le CNES), PROTEVS-SWOT (SHOM, financé par la DGA) et PRE-SWOT (IMEDEA-SOCIB et CSIC) se sont regroupés en Méditerranée occidentale en mai 2018 pour mesurer l’impact de l’activité de la circulation à fine échelle (1-100 km) sur la distribution du plancton.

Cette synergie humaine en surface s’est doublée d’une coordination parfaitement orchestrée de moyens d’observation in-situ et satellites dans le but de décrire en même temps en surface et le long de la colonne d’eau les processus physiques et biogéochimiques.

Cette approche multidisciplinaire a aussi pour objectif d’ouvrir la voie à l’exploitation scientifique des observations de la mission satellite SWOT. L’altimètre interféromètre de SWOT, dont le lancement est prévu en 2021, sera en effet capable d’accéder à la vision des structures de la circulation océanique de taille de 10 km (petits tourbillons, fronts, filaments). Alors qu’aujourd’hui l’altimétrie classique ne permet l’observation que de structures de taille supérieures ou égales à 100 km.

Bien étudiées par la modélisation, mais difficile à observer pour leur dynamique rapide, la circulation à fine échelle joue un rôle essentiel dans le système climatique, en générant une pompe verticale entre couches de surface et couches plus profondes de l’océan. Leur dynamique est soupçonnée induire une forte variabilité dans les concentrations en éléments nutritifs comme dans le mélange entre couches océaniques. Par conséquent, elle a un impact très important sur la distribution et la diversité du plancton, sur l'export de carbone vers l'océan profond, sur les échanges de chaleur entre mer et atmosphère et même sur la distribution des prédateurs marins !

Carte des filaments FSLE (en gris, à gauche) calculés à partir des données satellites en temps réel (NRT) de hauteurs de mer CMEMS (accessibles depuis le catalogue ODATIS) le 09 mai 2018, superposés aux stations d’échantillonnage (croix rouges) le long de la trajectoire du Beautemps-Beaupré, et à la densité de micro-organismes (pixels en couleur) calculée à bord grâce au cytomètre en flux (appareil de mesure sur la photo de droite). Les FSLE permettent de suivre au cours du temps, l’état de dispersion des particules dans l’eau. Les structures en filaments représentent ici des barrières crées par les courants que les particules ne peuvent pas franchir. Crédits MIO/LOCEAN.

Stratégie d’échantillonnage adaptative : observations in-situ guidées par les satellites

Pour réaliser les observations in-situ, un ensemble d’instruments a permis des mesures sur toute la colonne d’eau :

  • Un Seasor, engin remorqué depuis le navire Beautemps-Beaupré (SHOM), a mesuré jusqu’à environ 400 m, des paramètres physico-chimiques : température, conductivité, pression, chlorophylle A, fluorescence et turbidité.
  • Des courantomètres de coques à effet Doppler sous la coque du Beautemps-Beaupré, pour mesurer les courants depuis les premières dizaines de mètres jusqu’à 1500 m,
  • Un réseau de bathysondes, équipés des mêmes capteurs bio-optiques que le Seasoar, un courantomètre à effet Doppler et une rosette pour le prélèvement d’échantillons d’eau, à bord du navire espagnol Garcia del Cid (IMEDEA-SOCIB et CSIC).
  • Un instrument de mesure optique à haute fréquence, le cytomètre en flux (Cytobuoy), à bord du Beautemps-Beaupré, compte et identifie les micro-organismes à partir d’échantillons d’eau de mer,
  • Deux gliders, le SeaExplorer du MIO (SEA003) et le SDEEP00 du IMEDEA-SOCIB ont notamment mesuré les teneurs en oxygène jusqu’à 600 m.

Cette collecte de mesures in-situ s’intègre à une stratégie d’échantillonnage adaptative : l’analyse en temps réel de données satellites (Chlorophylle, Température de surface, Courants) qui a permis de planifier et optimiser la route des navires pour identifier et cibler les structures submésoéchelles. 

Ce service de mise à disposition de données satellites est une contribution du CNES pour le soutien des campagnes en mer. Ces jeux de données à valeur ajoutée sur la zone d’étude sont d’abord diffusés sur un serveur puis traitées à terre en temps réel au MIO, avant d’être envoyées à bord sous forme de fichiers compressés.

Plus d'information

Accès aux données du catalogue ODATIS sur ce même sujet

  • Biologie - Biogéochimie

Phytoplancton

Zooplancton

Fluorescence-chlorophylle

Oxygène

  • Physique

Hauteurs de mer (pour le calcul des filaments FSLE en temps réel)

Filaments FSLE (en temps différé)

Température

Salinité

Turbidité

Navires Garcia Del Cid (IMEDEA-SOCIB) et Beautemps-Beaupré (SHOM) lors des campagnes BIOSWOT, SWOT-PROTEVS et  PRE-SWOT