Distributions en fer dissous et en baryum particulaire pour l'étude de la reminéralisation en début d'hiver dans le secteur Indien de l'Océan Austral (mission GEOTRACES GIPr07)

Insights into early winter Southern Indian Ocean dissolved iron distributions and remineralisation using excess barium (GEOTRACES GIPr07 cruise)

• Auteur / Autrice : Natasha René Van Horsten
• Direction : Géraldine Sarthou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie marine
• Date : Soutenance le 16/11/2021
• Etablissement(s) : Brest en cotutelle avec Universiteit Stellenbosch (Afrique du Sud)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l’environnement marin (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Universiteit Stellenbosch (Afrique du Sud)
• Jury : Président / Présidente : Damien Cardinal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Géraldine Sarthou, Damien Cardinal, Murat Ardelan, Suzanne Fietz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Damien Cardinal, Murat Ardelan, Suzanne Fietz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Baryum

Fer

Austral, Océan

Cycles biogéochimiques

Mots clés libres

Océan Austral

Excès de baryum en hiver

Cyclage du fer en hiver

Reminéralisation

Southern Ocean

Winter barium excess

Winter iron cycling

Remineralisation

Résumé

L'océan Austral est d'une importance centrale pour l'océan mondial, reliant les bassins Atlantique, Pacifique et Indien grâce notamment au courant circumpolaire antarctique, qui transporte de grandes quantités de chaleur, de carbone et de nutriments. Ainsi, cette province océanique régule en partie le climat de la Terre. Un des facteurs influençant la pompe à carbone biologique de l’Océan Austral est la disponibilité en fer, qui est un nutriment essentiel à la cellule phytoplanctonique. Or, les observations dans cette région ont été principalement menées au printemps et en été, laissant des lacunes importantes dans notre connaissance du cycle biogéochimique du fer notamment sur la saisonnalité des processus internes tels que la reminéralisation mésopélagique. Au cours de cette thèse, les distributions en fer dissous et d'excès de baryum (Baxs) qui est un proxy de la réminéralisation mésopélagique, ont été mesurés dans toute la colonne d'eau, à sept stations le long de 30°E dans le sud de l'océan Indien au début de l'hiver austral 2017. Nos résultats suggèrent que la reminéralisation est maintenue à des niveaux comparables à l'été, bien après la fin de la floraison, au début de l'hiver. Concernant le fer dissous, les concentrations hivernales ne sont pas significativement différentes des observations estivales mesurées dans l'ouest de l'océan Indien Austral, restant à des concentrations subnanomolaires, de 0.02 à 0.73 nmol L-1. Les concentrations dans les eaux de surface sont diminués, indiquant qu'en juillet, il n'y a pas encore eu de reconstitution du stock de fer dissous dans les eaux de surface. Les distributions de fer dissous et d'excès de baryum présentent des pics dans les eaux intermédiaires sur les profils de colonne d'eau, indiquant une reminéralisation du fer.En utilisant le proxy d'utilisation apparente de l'oxygène nous avons estimé qu’une fraction importante (de 58 ± 1 à 160 ± 2 %) du stock de fer dissous mésopélagique mesuré était fourni par reminéralisation.

The Southern Ocean is of central importance to the global ocean, connecting the Atlantic, Pacific and Indian basins via the Antarctic Circumpolar Current, which carries large amounts of heat, carbon and nutrients. Thus, this oceanic province partly regulates the Earth's climate. One of the factors influencing the biological carbon pump of the Southern Ocean is the availability of iron, which is an essential nutrient for phytoplankton. However, observations in this region have mainly been conducted in spring and summer, leaving significant gaps in our knowledge of the biogeochemical cycle of iron, in particular on the seasonality of internal processes such as mesopelagic remineralisation.During this study, the distributions of dissolved iron and excess barium (Baxs), a mesopelagic remineralisation proxy, were measured throughout the water column, at seven stations along 30°E in the Southern Indian Ocean during early austral winter of 2017. Our results suggest that remineralization is maintained at comparable levels as observed during summer, well after the bloom decline, at the onset of winter.Regarding dissolved iron, the winter concentrations were not significantly different to summer observations in the western Southern Indian Ocean, remaining at subnanomolar concentrations, from 0.02 to 0.73 nmol L-1.Concentrations in surface water were depleted, indicating that in July there has not yet been a replenishment of the dissolved iron stock in surface waters.The distributions of dissolved iron and Baxs exhibited peaks in intermediate waters on the water column profiles, indicating iron remineralization. Using the apparent oxygen utilization proxy, we estimated that a large fraction (58 ± 1 to 160 ± 2%) of the measured mesopelagic dissolved iron stock was provided by remineralisation.