Étude des circulations à (sous)mésoéchelle et de leur influence sur la distribution spatiale des éléments biogéochimiques et biologiques à l’aide de mesures in situ et satellites couplées physique-biogéochimie

Study of (sub)mesoscale circulations and their influences on the spatial distribution of biogeochemical/biological elements with coupled physical and biogeochemical in situ and satellite observations

• Auteur / Autrice : Louise Rousselet
• Direction : Andrea Doglioli, Anne Petrenko
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance le 04/12/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen d'océanologie (Marseille ; Toulon ; 2012-....) - Institut de recherche pour le développement (France ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Ivan Dekeyser
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Bouruet-Aubertot, Christophe Maes
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xavier Capet, Sabrina Speich

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poussées phytoplanctoniques

Cycles biogéochimiques

Circulation océanique

Mots clés libres

(sous)mésoéchelle

Tourbillons

Fronts

Advection

Transport

Couplage physique-Biogéochimie

(sub)mesoscale

Eddies

Fronts

Advection

Transport

Physical-Biogeochemical coupling

Résumé

Les structures de (sous)mésoéchelle (tourbillons, filaments ou fronts) sont des composantes majeures de la circulation océanique et dirigent la distribution des éléments chimiques et biologiques dans l'océan. Cependant, encore peu d'observations attestent de cette influence. L'objectif de cette thèse est de regrouper divers jeux de données in situ, acquis aux échelles typiques de la (sous)mésoéchelle et de coupler ces informations à des observations satellites haute-résolution et des sorties de modèles numériques pour identifier et mieux comprendre l'influence de la circulation fine échelle sur la distribution spatiale des éléments. Dans un premier temps, une étude globale de la circulation océanique de surface dans le Pacifique Sud-Ouest permet de donner un aperçu de l'importance des circulations de chaque échelle (de la grande à la petite échelle) sur la distribution horizontale des éléments biogéochimiques dans cette région. Dans un second temps, l'influence de la mésoéchelle dans deux régions (mer de Corail et zone autour de 170°O et 19°S) mises en avant par la première étude pour leurs caractéristiques hydrodynamiques et biogéochimiques, est inspectée. Deux cas d'études montrent respectivement que les tourbillons océaniques, en particulier les anticyclones, sont responsables du transport et de l'échange de masses d'eau entre deux courants indépendants et que la circulation à mésoéchelle est une des sources de la formation d'un bloom phytoplanctonique. Enfin, deux autres études témoignent de l'influence des fronts et des vitesses verticales à sousmésoéchelle sur la distribution horizontale et vertical de matière et sur la structure des communautés phytoplanctoniques.

Meso- and submesoscale features (eddies, filaments, fronts) are key components of the oceanic circulation and drive the distribution of chemical and biological elements in the ocean. However, very few in situ observations confirm this influence. The aim of this PhD thesis is to use various in situ datasets, achieved at (sub)mesoscale, coupled with high-resolution satellite observations and modelled outputs to identify and better understand the impact of fine scale circulations on the spatial distribution of biogeochemical matter. Firstly, a global study of the entire southwest Pacific surface circulation provides an overview of the significance of each scale (from large to submesoscale) circulations on the horizontal distribution of biogeochemical components in this region. Secondly, the influence of mesoscale activity is inspected in two regions (Coral Sea and the region around 170°W and 19°S) highlighted by the previous study for their hydrodynamical and biogeochemical characteristics. Two cases study show, respectively, that eddies, and in particular anticyclones, are able to transport water masses between two independant jets and that mesoscale trajectories of surface water masses are responsible for a phytoplanktonic bloom formation. Finally, two other studies highlight the influence of submesoscale fronts and vertical velocities on the horizontal and vertical distribution of biogeochemical matter and on the phytoplanktonic community structure.