Etude multi-échelles des échanges air-mer de CO2 et de l'acidification océanique en Manche Occidentale.

Multi-scale study of the air-sea exchanges of CO2 and the ocean acidification in the western English Channel

• Auteur / Autrice : Jean-Philippe Gac
• Direction : Yann Bozec, Pascal Morin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie marine
• Date : Soutenance le 27/09/2021
• 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 : Adaptation et diversité en milieu marin (Roscoff, Finistère ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Éric Thiébaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matthieu Waeles, Cédric Boulart, Pierre Marrec
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Raimbault, Goulven Gildas Laruelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Océanographie chimique

Manche, Côte de la (France)

Effets du dioxyde de carbone atmosphérique

Écosystèmes

Productivité primaire (biologie)

Manche (mer ; ouest)

Écologie de la zone intertidale

Cycle du carbone

Interaction mer-atmosphère

Acidification des océans

Mots clés libres

Echanges air-mer de CO2

Dioxyde de carbone

Acidification

Haute fréquence

Tendance décennale

Côtes du nord-ouest de l'Europe

Gradient rivière-estuaire-côtier

Air-sea CO2 exchanges

Carbon dioxide

Acidification

High frequency

Decadale trends

Coast of the North-Western Europe

Estuary-coast gradient

Résumé

L’impact anthropique lié à l’augmentation du CO2 atmosphérique a été observé à l’échelle globale océanique, avec comme conséquence l’acidification des océans (AO). Comme l’océan ouvert, les écosystèmes côtiers sont soumis à l’AO. Ces écosystèmes ne représentent que 7% de la surface océanique mais ils sont responsables d’un tiers de la production primaire océanique mondiale, jouant ainsi un rôle clé dans le cycle du carbone global. Les environnements côtiers sont très hétérogènes et influencés par des apports continentaux, ce qui complexifie l’étude du cycle du CO2. Cette thèse étudie à différente échelle spatiale et temporelle la variabilité du cycle du carbone dans les milieux méga tidaux côtiers du nord-ouest de l’Europe. Entre 2015 et 2019, nous avons installé un capteur autonome de pCO2 sur une bouée cardinale de la côte de Roscoff, au sud de la Manche. Les observations proximales et plus au large des paramètres du système CO2 ainsi que de l’ensemble des paramètres physico-chimiques, nous ont permis de décrire précisément l’écosystème et de quantifier la variabilité tidale, diurne et interannuelle. Dans un second temps, nous avons suivi la variabilité de ces paramètres à l’échelle décennale, en se basant sur les prélèvements réguliers réalisés entre 2008 et 2018 dans deux milieux côtiers très proches géographiquement (Brest et Roscoff), mais sous influence plus ou moins importante des rivières. Enfin, nous avons quantifié la dynamique de deux gaz climatiquement actifs dissous le long de deux gradients estuariens : le CO2 et le CH4. Ce dernier, bien que peu étudié, apparaît comme un composé central pour la compréhension du fonctionnement des écosystèmes côtiers.

The anthropogenic impact of the raise of atmospheric CO2 has been observed on the global oceanic scale, resulting in the Ocean Acidification (OA). Largely present in the coastal ecosystems, a decrease of their population could have significant socio-economic consequences. Coastal ecosystems represent only 7% of the global ocean but host a third of the total primary production of the oceans, playing a key role in the global carbon cycle. They are highly diversified and influenced by continental inputs, which complexifies the study of the CO2 cycle. This PhD thesis investigated at different spatial and temporal scales the variability of the carbon cycle in megatidal environments of the North Western European Shelves. From 2015 to 2019, we installed an autonomous sensor of pCO2 (Sunburst SAMI-CO2) on a cardinal buoy located off Roscoff, in the south of the English Channel. Coupled with additional proximal and offshore observations of the carbon cycle and biogeochemical parameters, we were able to describe precisely this ecosystem and assess the tidal, diurnal and interannual variability. Secondly, we followed the variability of these parameters at the decadal scale, based on regular sampling from 2008 to 2018 in two coastal environments very close geographically (Brest and Roscoff, NWES), but with different freshwater influence. Finally, since methane is increasingly considered as a key player in the understanding of the coastal ecosystem functioning and Climatically-Actives Gas cycles, we quantified the driving processes of CO2 and CH4 air-sea exchanges in two mega-tidal estuaries influencing our study region.