Impact de la variabilité saisonnière de la profondeur de la couche de mélange sur le cycle saisonnier du phytoplancton en Méditerranée

• Auteur / Autrice : Héloïse Lavigne
• Direction : Christophe Migon, Fabrizio D'Ortenzio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, atmosphère, climat et observations spatiales
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phénologie

Méditerranée (mer)

Phytoplancton

Résumé

En Méditerranée, des cycles saisonniers du phytoplancton très variés, caractéristiques des régions subtropicales et subpolaires de l’océan mondial, coexistent sur une bande latitudinale limitée. Dans cette region, comme dans toutes les zones tempérées, bien que de nombreux facteurs interviennent, la variabilité de la profondeur de la couche de mélange (MLD) joue un rôle important sur cycle saisonnier du phytoplancton. En Méditerranée, la MLD, qui résulte des interactions entre la circulation océanique complexe et les forçages atmosphériques intenses et contrastés, est extrêmement variable et son impact sur la saisonnalité du phytoplancton reste encore mal expliqué. Cette thèse a alors pour objectif de déterminer dans quelles mesures la variabilité saisonnière de la MLD peut expliquer la saisonnalité du phytoplancton en Méditerranée. A l’aide de différents jeux de données, satellite et in situ (y compris des observations Bio-Argo), les cycles saisonniers de la MLD et de la concentration en chlorophylle, ainsi que leurs interactions, ont été caractérisés et quantifiés. Les résultats obtenus ont permis de démontrer que la MLD peut globalement expliquer les principaux cycles observés, mais le lien entre MLD et phytoplancton s’est révélé complexe. Il présente des divergences régionales qui ont pu être résolues en considérant la variabilité spatio-temporelle du champ de concentration en nitrate. Sur la base de résultats de cette thèse, des hypothèses de mécanismes ont aussi été proposées pour expliquer les trois grands types de cycle saisonnier Méditerranéen. Elles font intervenir le contrôle par la MLD de la disponibilité en lumière et en nutriments mais aussi le mélange turbulent qui homogénéise les cellules du phytoplancton dans la couche de mélange.

In the Mediterranean Sea, different phytoplankton seasonal cycles characteristic of subtropical and subpolar oceanic regions coexist in a small latitudinal range. Although many other factors have to be considered, the variability of the mixed layer depth (MLD) plays a significant role in the control of phytoplankton seasonal cycles in temperate regions. In the Mediterranean, the MLD, which results of the interactions between the complex oceanic circulation and the highly contrasted atmospheric forcing, is highly variable and its impact on phytoplankton seasonal cycles is weakly understood. Then, the present manuscript aims to determine to what extend the MLD seasonality can explain phytoplankton biomass seasonality in the Mediterranean Sea. Based on satellite and in situ (including Bio-Argo) datasets, the seasonal cycles of MLD and chlorophyll concentration as well as their interactions were characterized and quantified. Our results demonstrated that the MLD roughly explains the spatial distribution of typical phytoplankton cycles although the link between the MLD and chlorophyll concentration turned out to be complex. This link shows regional inconsistencies which were resolved by considering the spatio-temporal distribution of nitrate concentration. On the basis of results, several hypotheses were then proposed to explain the three main seasonal cycles of phytoplankton biomass. These hypotheses involve not only the control of nutrient and light availability by the MLD, but also the turbulent mixing which homogenises phytoplankton cells in the mixed layer.