Cycle biogéochimique du silicium le long de la section GEOTRACES Sud-Ouest de l'Océan Indien (SWINGS, Océan Austral).

Silicon biogeochemical cycle along the South-West Indian Ocean GEOTRACES Section (SWINGS, Southern Ocean).

• Auteur / Autrice : Edwin Cotard
• Direction : Damien Cardinal
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Instrumentation, télédétection, observation et techniques spatiales pour l'océan, l'atmosphère et le climat
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• 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 : Laboratoire d'océanographie et du climat : expérimentations et approches numériques

Mots clés

Mots clés libres

Biogeochimie

Silicium

Océan austral

Isotopes

Biogeochemistry

Silicon

Southern Ocean

Isotopes

Résumé

L'objectif général de la thèse est de mieux comprendre les facteurs de contrôle du cycle biogéochimique de Si dans l'océan – élément clef pour les organismes silicifiants, particulièrement les diatomées, phytoplancton souvent dominant dans les eaux de l'océan austral et participant de façon majeure à la pompe à carbone biologique en comparant différentes provinces biogéochimiques. Le travail de thèse portera plus spécifiquement sur le traitement, l'analyse et l'interprétation des résultats issus de la campagne SWINGS (South West Indian Ocean GEOTRACES Section) qui s'est déroulée en janvier – février 2021 principalement dans l'Océan austral. Des échantillons de particules (prélevées à partir de bouteilles Niskin et de pompes in situ) ainsi que d'échantillons d'eau sur toute la colonne d'eau ont été collectés le long de cette section à environ 30 stations couvrant des environnements marins très variés : marge continentale de l'Afrique australe, courant des Aiguilles, zone subtropicale oligotrophe ainsi que, au sein du Courant Circumpolaire Antarctique, les zones « High Nutrients Low Chlorophyl » (HNLC) subantarctique, de front polaire et antarctique et des zones sous influence des îles volcaniques Marion, Prince Edward, Crozet, Kerguelen et Heard. Au travers de cette diversité de provinces biogéochimiques et par les analyses isotopiques des fractions dissoute et biogénique de silicium (Si), les interprétations porteront sur le degré d'utilisation et la source du nutriment Si dans la couche de mélange, de sa reminéralisation le long de la colonne d'eau et de son transport le long de la circulation profonde à grande échelle. Des études similaires ont été réalisées dans l'Océan Austral (par ex., Fripiat et al. 2011, 2012 ; Closset et al. 2016), mais jamais dans l'océan à une telle résolution spatiale ni couvrant autant d'environnements marins différents. Par ailleurs, via le consortium SWINGS, l'accès à de nombreux autres paramètres (micronutriments, production et export de carbone, communautés phytoplanctoniques, dynamique océanique....) sera possible. Ainsi, au travers de collaborations que le/la doctorant.e pourra mener, l'ensemble de ces données permettra tant d'affiner les interprétations sur le cycle de Si que d'atteindre une vision plus large sur le fonctionnement biogéochimique des stations étudiées et de l'Océan Austral en général.

Silicon (Si) is a key nutrient for silicifying organisms, mainly diatoms that are often the dominant phytoplankton in the Southern Ocean (SO) and that are important players in the biological carbon pump. The overall objective of the Ph. D. is to better understand the controlling factors of the ocean's silicon (Si) biogeochemical cycle by comparing different SO environments. More specifically, the work of the Ph. D. student will be dedicated to the processing, the analyses and the interpretation of the results from the SWINGS cruise (South West Indian Ocean GEOTRACES Section) that took place in Jan-Feb 2021 mostly in the Southern Ocean. Particulate samples (collected from Niskin bottles and in-situ pumps) and dissolved samples over the whole water column are available from this transect at ca. 30 stations that cover a wide range of oceanic environments : continental margin of Southern Africa, Agulhas current, oligotrophic subtropical zone and along the Antarctic Circumpolar Current: the « High Nutrients Low Chlorophyl » (HNLC) regions in the Subantarctic, Polar Front and Antarctic Zones, and in addition, areas under the direct influence of volcanic islands (Marion, Prince Edward, Crozet, Kerguelen and Heard). With such diversity of biogeochemical regions and using silicon isotopic compositions of dissolved and biogenic silicon will provide information on the degree of Si utilisation and source to the mixed layer, its remineralisation along the water column and its transport along the deep global circulation. Similar studies have already been implemented in the SO (e.g. Fripiat et al. 2011, 2012 ; Closset et al. 2016), but never in the ocean at such spatial resolution and covering so diverse marine environments. Moreover, within the SWINGS consortium, access to many other parameters (micronutrients, carbon export and production, ocean's dynamics...) will be possible. Hence, through collaborations that the Ph. D. student can develop, the SWINGS data will help in refining the interpretations on Si cycle as well as embracing a wider knowledge on the biogeochemical functioning of the studied stations and, of the Southern Ocean.