DYNAPROC  - Apr. 30 -> june 2nd 1995

N/O Le Suroit, 30 avril - 2 juin 1995, N/O Téthys-II

Project Leader : V. ANDERSEN
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GOALS  

Etude des processus physiques, chimiques et biologiques qui contrôlent
le flux vertical de matière organique particulaire à l'échelle
de quelques heures à quelques jours

 

  1. Etude de la variation journalière de la biomasse phytoplanctonique et des paramètres physiques et chimiques associés,
  2. Caractérisation des processus autotrophes et hétérotrophes à l'échelle de quelques heures,
  3. Etude de l'influence des coups de vent sur la dynamique du système biologique.

 

CRUISE  TRACK
 
carte.jpg (89168 octets)

 

Le site principal d’observation (, Point Central) a été déterminé après l’exploration d’une radiale () en début de campagne. Il correspond à la station permanente DYFAMED, située dans la zone centrale de la mer Ligure. 

        Les données hydrologiques d’un réseau de 16 stations satellites (x) exploré à plusieurs reprises et les enregistrements ADCP au Point Central (PC) et sur les trajets côte-PC ont montré que, durant toute la campagne, le Point Central était bien en dehors du courant Ligure et que les masses d’eau observées n’ont pas été soumises à des advections horizontales importantes.

 

 

CRUISE  plan  

Pour atteindre les 3 objectifs, les mêmes expériences devaient être réalisées avant et après coup de vent.

Similarité des parties 1 et 3, similarité des parties 2 et 4.

Partie 1 30 avril-10 mai 95 V. Andersen Le Suroit
Partie 2 10 - 18 mai 95 V. Andersen / C. Descolas-Gros Le Suroit / Téthys II
Partie 3 18 - 26 mai 95 V. Andersen Le Suroit
Partie 4 26 mai - 2 juin 95 V. Andersen / C. Descolas-Gros Le Suroit / Téthys II

 

Début et fin de campagne J.C. Miquel Téthys II Piège fixe

 

Mesures part.1 part.2 part.3 part.4
Hydrologie

Radiale de 8 stations pour déterminer le point central

Exploration de 16 stations satellites pour situer le point central, dans le contexte hydrologique, le recaler avec les structures profondes et apprécier les gradients horizontaux

    
Suivi en continu

Description à haute fréquence et en continu sur plusieurs jours de la variation de la biomasse phytolanctonique et des paramètres physiques et chimiques associés.

profil continu (0-200 m) toutes les 2 heures pendant deux périodes de 96 heures avec le SHET (T, conductivité, pCO2, pH, O2, sels nutritifs, ..)

prélèvements discrets dans la colonne d'eau :

a 0-200 m (pigments phytoplanctoniques, COP, composés soufrés)
à 0-1100 m (sels nutritifs, alcalinité, colloïdes)
    
Biologie en station longue durée (Suroit et Téthys)

Caractérisation à courte échelle de temps (fréquence de 4 à 12 h) des processus autotrophes et hétérotrophes qui peuvent influencer le flux vertical de matière dont la composition et la qualité étaient fournies par des pièges à sédiments bactériens.

structure hydrologique et chimique : profils CTD-rosette 0-500m et 0-1100 m (sels nutritifs)

production primaire : profils avec le système LET GO

processus autotrophes et hétérotrophes dans la colonne d'eau 0-200 m : études réalisées simultanément sur le Suroit et le Téthys II sur la base de deux cycles de 36 heures par partie, avec des mesures toutes les 4 à 12 heures et en 1 à 12 niveaux selon les paramètres et processus. (pigments phytoplanctoniques, assimilation du carbone inorganique, photorespiration, biomasse et processus bacteriens, COD, boucle microbienne, etc)

Méso - et macroplancton - Micronecton : différents moyens ont été utilisés, de jour et de nuit : filet à nappes Bioness et profileur vidéo marin (1-1000 m), traits de filet VFPR et WP2 (0-200 m), bouteilles Niskin (0-130 m)

Processus dans la colonne d'eau 0-1000 m et flux particulaire :

profils CTD-rosette 0-1100m ;
profileur vidéo pour étude des particules en suspension de 100 à 2000 µm ;
piège dérivant de type PPS5 vers 200m de profondeur avec un pas de temps de 4 heures (synchrone avec le cycle de prélèvements de 36 heures)
    
Géochimie de la colonne d'eau et flux particulaire

mesures du 234Th et du 228Th (0-1000m) tout au long de la campagne , avec un pas de temps de 1 à 7 jours

la ligne permanente de pièges à sédiment DYFAMED (pièges à 200 et 1000 m) a été mouillée du 6 mai au 1er juin, soit pratiquement pendant toute la durée de DYNAPROC avec un pas d'échantillonnage de 24 heures (21 godets) ou 48 heures (3 godets)
Paramètres météorologiques - courantométrie Doppler

enregistrements du courantomètre Doppler (ADCP RDI 150 kHz) dont était équipé le Suroit

utilisation d'une station météorologique LEADER (cadence d'acquisition des paramètres de l'ordre de quelques minutes)

 

SAMPLING  STRATEGY     

Au site principal la stratégie d'échantillonnage comprenait :

  • des profils continus multiparamétriques avec le SHET (Système Hydro-Electrique Tracté), toutes les 2 heures pendant deux périodes de 96 heures environ dans la couche superficielle (0-200m),
  • à des échelles de temps de 4 à 12 heures : étude des processus autotrophes et hétérotrophes (assimilation du carbone inorganique, production primaire, activités bactériennes, migration verticale du zooplancton, …), détermination des distributions verticales des organismes hétérotrophes et des particules en suspension, mesures quantitatives et qualitatives du flux de matière.
  • L'échantillonnage a été réalisé au moyen de CTD-rosettes, de pompes in situ , de divers filets à plancton, d'un profileur vidéo, de pièges à sédiment dérivants, …

 Travaux réalisés :

  • Réseau de 16 stations satellites : exploré quatre fois
  • Radiale de 7 stations : exploré une fois
  • Station au large : exploré une fois
  • 233 profils bathysonde
  • 94 profils SHET
  • 32 palanquées de bouteilles Niskin et Go-flo
  • 40 immersions du profileur video
  • 40 immersions des pompes in situ
  • 15 traits de filet à nappes
  • 15 traits de filet VFPR
  • 21 traits de filet WP2
  • 33 opérations de mouillage ou relevage (piège dérivant et lignes de production primaire)
  • mouillage et relevage de la ligne permanente de pièges

 

STATIONS POSITIONS  

   PUBLICATIONS  

      RESULTS         
Effets de deux types de coups de vent

 

Evolution temporelle, au Point Central d’observation, de la vitesse du vent et de la pression atmosphérique (a), de la température (b), des nitrates (c) et de la chlorophylle a (d) entre 0 et 60 m

Les périodes sans données au Point Central correspondent aux explorations du réseau de stations satellites et aux escales entre les 4 parties de la campagne. A, B : périodes des coups de vent A et B. Les flèches indiquent les dates des mesures : pour la température et la fluorescence, 121 profils CTD ; pour les nitrates, 45 et 49 profils SHET pendant les parties 1 et 3 respectivement, profils CTD-rosette pendant les parties 2 et 4. 
Chlorophylle a (mg m-3) = 1,276 Fluo (unité relative).

(d’après Andersen & Prieur, 2000)

Le premier coup de vent (événement A), associé à un système dépressionnaire, a provoqué un mélange vertical des eaux de surface et aussi une advection verticale d’eaux profondes plus froides par un pompage d’Ekman. Cette advection se traduit par une remontée de nitrates profonds et du pic de phytoplancton vers les couches superficielles. Malgré l’apport significatif de sels nutritifs dans la couche euphotique, la biomasse phytoplanctonique ne s’est pas accrue, bien au contraire. Par contre, le coup de vent B a engendré un mélange vertical typique, avec un approfondissement de la couche de mélange et un apport de sels nutritifs dans les couches de surface. Suite à cet événement, le phytoplancton présentait une biomasse plus élevée et la plus forte valeur de production primaire mesurée pendant la campagne. Ce nouvel enrichissement en sels nutritifs n’aurait pas pu avoir lieu sans le pompage qui est intervenu une dizaine de jours avant et qui a amené la forte pycnocline et la nitracline ensemble près de la surface. Dans cette région, pendant la période post-floraison, le mélange induit par le vent n’apparaîtrait pas seul suffisant pour stimuler la production primaire. Des processus successifs plus complexes, tels qu’une advection verticale ascendante suivie de mélanges turbulents, sont nécessaires.

L’impact de ces coups de vent s’est aussi fait sentir sur l’évolution d’autres paramètres et processus, tels que la composition et la distribution verticale du phytoplancton et du zooplancton, la production communautaire nette et le rapport d’utilisation entre le carbone, l’azote et l’oxygène, et l’amplitude et la composition du flux vertical de matière (Copin-Montégut, 2000; Goutx et al., 2000; Vidussi et al., 2000; Andersen et al., 2001a, b).
 

De la mésotrophie à l’oligotrophie

 

Ces observations à haute fréquence sur une période d’un mois ont aussi permis de saisir le passage de la mésotrophie à l’oligotrophie, passage qui se fait en mai dans cette région en raison de l’établissement de la stratification saisonnière.

 

        MESOTROPHIE    ---------->       OLIGOTROPHIE  
Représentation schématique de l’écosystème pélagique observé lors du passage de la mésotrophie à l’oligotrophie en mai 1995 en mer Ligure (campagne DYNAPROC)

 

Divers indices ont révélé cette transition. Au cours de la période d’observation, les biomasses phyto- et zooplanctoniques ont nettement diminuées. Le changement de composition du phytoplancton (diminution des diatomées, augmentation des cyanobactéries) a entraîné un changement de structure du zooplancton (dominance des salpes au début, proportion croissante de carnivores) et une augmentation des ciliés, acteurs principaux du réseau microbien (Pérez et al., 2000; Vidussi et al., 2000; Andersen et al., 2001a). Diverses techniques de mesure ont montré une forte diminution du flux exporté de carbone organique particulaire et du stock de particules en suspension, parallèlement à une augmentation du temps de résidence des particules dans la couche euphotique (Schmidt et al., 1997; Goutx et al., 2000; Stemmann et al., 2000). La transition vers l’oligotrophie a aussi été marquée par un changement de l’élément nutritif limitant la croissance du phytoplancton : nitrate puis phosphate pendant les quinze derniers jours

 

 

Exemples d’indices de la transition de la mésotrophie vers l’oligotrophie observée lors de la campagne au cours du mois de mai 1995

[1] Vidussi et al., 2000; [2] Pérez et al., 2000; [3] Andersen et al., 2001a; [4] Stemmann et al., 2000; [5] Goutx et al., 2000.

 

Les résultats de cette campagne ont également mis en évidence des variations nycthémérales, non seulement au niveau des distributions verticales des organismes zooplanctoniques (ciliés, méso- et macroplancton) et des particules en suspension, mais aussi au niveau des stocks (chlorophylle a, cyanobactéries) et des flux verticaux (carbone organique particulaire, traceurs lipidiques) (Belviso et al., 2000; Denis et al., 2000; Goutx et al., 2000; Pérez et al., 2000; Stemmann et al., 2000; Andersen et al., 2001b).