[Ecosys-Marin] Production biologique et melange vertical

Le déplacement saisonnier de la frontière glace de mer – eau libre est l’une des contraintes majeures qui force l’environnement physique, chimique et biologique de l’océan Arctique. Depuis quelques décennies, le réchauffement climatique a fortement réduit l’extension estivale de la banquise, d’une part favorisant à la fois les échanges de gaz à l’interface atmosphère – océan, la pénétration de l’énergie lumineuse et la production phytoplanctonique, d’autre part modifiant la stratification de masses d’eaux dont le potentiel nutritif était déjà nettement plus limité que dans l’océan Antarctique.

Dans ce contexte, pour mieux comprendre et modéliser l’écosystème arctique nous proposons de focaliser les efforts de recherches sur quatre thèmes majeurs :

[1] le système glace – océan - atmosphère : production de matière organique dans la glace (dont algues épontiques), dynamique des échanges de dioxyde de carbone et de dioxygène, flux dynamiques et biogéochimiques aux interfaces océan-glace et atmosphère-glace, stratification de l’océan de surface en lien avec la fonte des glaces ;

[2] le système lagrangien de la zone marginale des glaces, dans le sillage de l’interface mobile glace de mer - eau libre : couplage physique–biologie–biogéochimie, dynamique de la production primaire lors du bloom printanier dans et sous la banquise et en eaux libres de glace, biodiversité et successions planctoniques, rôle des facteurs limitant (contrôle de la biominéralisation et du rain ratio), dynamique de l’exportation de matière vers l’océan profond, dynamique des transferts au sein des réseaux trophiques (connexion entre réseau ‘classique’ et réseau microbien), dynamique océanique à la discontinuité océan-glace (upwellings, fronts), convection haline dans les zones de production de glace ;

[3] le système de l’océan ouvert (libre de glaces) : importance des mécanismes qui affectent l’échange de gaz à l’interface océan – atmosphère et l’échange de sels nutritifs entre couche de surface et sub-surface, la dynamique du maximum profond (i.e. sub-surface) de chlorophylle et l’exportation de matière. Ces mécanismes comprennent principalement le mélange turbulent dû au vent, la convection haline, le transport d’Ekman ainsi que la circulation océanique, notamment à méso- et sub-mésoéchelle, et son contrôle sur les processus biogéochimiques ;

[4] couplage pelagos - benthos dans un système lagrangien : réponses et adaptabilité de l’écosystème benthique à des apports variables et temporaires de matière organique depuis la couche de surface.[/list]

Ces efforts de recherche passent par la mise en oeuvre de campagnes à la mer dans un cadre international (y compris à partir de camps de banquise), d’observation de l’océan par satellite (capteurs de paramètres physiques et couleurs de l’océan à différentes échelles), d’observations lagrangiennes (gliders, profilers,…) et eulériennes à des sites aisément et régulièrement accessibles (ex : Svalbard). Elles requièrent aussi le développement de modèles couplés physique-biologie-biogéochimie adaptés (paramétrage) et validés. Un enjeu important pour la modélisation océanique est la prise en compte explicite des fines échelles (méso et submésoéchelle) et de leur couplage avec les flux biogéochimiques.