La dynamique des Maxima profonds de phytoplancton : une approche globale avec les flotteurs BGC-Argo

Dynamic of Deep phytoplankton Maxima : a global approach using BioGeoChemical-Argo floats

• Auteur / Autrice : Marin Cornec
• Direction : Hervé Claustre, Sabrina Speich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance le 18/12/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'océanographie de Villefranche (Alpes-Maritimes ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Rodolphe Lemée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fei Chai, Oscar Schofield, Nathan Briggs
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne Petrenko, Emilio Marañón

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biogéochimie

Océanographie -- Appareils et matériel

Chlorophylle

Cartographie

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Phytoplancton

Chlorophylle a

Coefficient de rétrodiffusion particulaire

Flotteurs-profileurs BGC-Argo

Tourbillons de mésoéchelle

Production primaire

Échelle globale

Phytoplankton

Chlorophyll a

Particle backscattering coefficient

BGC-Argo profiling floats

Mesoscale eddies

Primary production

Global scale

Résumé

L’objectif de cette thèse consiste à cartographier la distribution régionale et saisonnière des maxima profonds de chlorophylle a (« Deep Chlorophyll Maxima », DCM) dans l’océan global, à comprendre les paramètres environnementaux qui contrôlent leur formation et leur persistance, et à estimer leur contribution dans les bilans de production primaire (PP) à l’échelle globale. Cette approche se base sur les mesures des flotteurs profileurs Biogéochimique-Argo (BGC-Argo). Une méthode de détection des DCMs et de leur typologie ( maxima de biomasse ou de photoacclimatation) a été développée et appliquée sur ~60,000 profils de fluorescence de la chlorophylle a et du coefficient de rétrodiffusion particulaire (estimateurs respectifs de la concentration en chlorophylle a [Chla], et du carbone organique particulaire). A partir de cette classification, l’occurrence spatiale et temporelle des DCMs a été décrite dans 28 régions de l’océan mondial, permettant d’affiner la description de leurs caractéristiques, de grouper ces régions en quatre types selon leurs similarité, et d'en décrire les principales configurations environnementales (profils d'éclairement et de nitrates). Dans un second temps, l’impact des tourbillons de mésoéchelle a été étudié sur la présence des DCMs et sur leurs propriétés par la co-localisation de la base de profils BGC-Argo avec un atlas de tourbillons de mésoéchelle détectés par altimétrie satellite. Enfin une estimation de la contribution des DCMs à la PP globale a été estimée ainsi qu’une analyse de performance de deux modèles d’estimation des profils verticaux de [Chla] à partir des observations satellites en comparaison avec les mesures BGC-Argo.

The main objective of this thesis is to map the regional and seasonal distribution of Deep Chlorophyll Maxima (DCM) in the global ocean, to understand the environmental parameters that control their formation and persistence, and to estimate their contribution to global primary production (PP) budgets. This approach is based on measurements from the Biogeochemical-Argo Profiling Floats (BGC-Argo). A method for the detection of DCMs and their typology (biomass or photoacclimation maxima) has been developed and applied to ~60,000 chlorophyll a fluorescence profiles and particle backscatter coefficient (respective proxies of chlorophyll a concentration [Chla], and particulate organic carbon). From this classification, the spatial and temporal occurrence of DCMs was described in 28 regions of the world ocean, allowing to refine the description of their main characteristics (i.e. depth and intensity), and to group the regions into four main types according to the similarity of their DCMs. The estimation of vertical profiles of nitrate concentration and downward irradiance then allowed to describe the main environmental configurations of the different types of regions. In a second step, the impact of mesoscale eddies was studied on the presence of DCMs and their properties by co-locating the BGC-Argo profile database with an atlas of mesoscale eddies detected by satellite altimetry. Finally, an estimate of the contribution of DCMs to global PP was estimated, as well as a regional performance analysis of two models for estimating the vertical profiles of [Chla] from satellite observations, compared to the [Chla] profiles of the BGC-Argo database.