Circulation à fine échelle et impact sur le plancton

Finescale circulation and its impact on the plankton

• Auteur / Autrice : Roxane Tzortzis
• Direction : Andrea Doglioli, Gérald Grégori
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance le 09/12/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) (Marseille ; Toulon) - Observatoire des Sciences de l’Univers - Institut Pythéas
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Poggiale
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Bouruet-Aubertot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Monique Messié, François Schmitt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation CFD

Circulation océanique

Mesures physiques

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Fine échelle

Front

Phytoplancton

Méditerranée

Finescale

Front

Phytoplankton

Mediterranean Sea

Résumé

La circulation océanique à fine échelle est caractérisée par des structures allant de 1 à 100 km sur l’échelle horizontale, et de courte durée de vie (jours/semaines). La taille et le caractère éphémère de ces structures rendent leur étude par les mesures in situ particulièrement difficile, expliquant qu’elles aient été principalement étudiées grâce aux modèles numériques. Ces derniers ont montré que la dynamique à fine échelle joue un rôle clé sur la dynamique et la distribution des organismes phytoplanctoniques. Cependant, il est indispensable d’enrichir les résultats issus de modèles numériques par ceux obtenus grâce aux mesures in situ. Il est donc nécessaire de développer des méthodologies capables d’échantillonner à haute fréquence spatiale et temporelle ces structures, afin de suivre leur rapide évolution. C’est dans cette optique qu’a été menée la campagne PROTEVSMED-SWOT 2018, au sud des Baléares. A partir des données satellites et des mesures physiques in situ, un front a été caractérisé. De plus, différents groupes phytoplanctoniques ont été identifiés grâce aux données de cytométrie en flux. Un modèle de croissance a été appliqué à ces données de cytométrie, afin de calculer le taux de croissance et de division des groupes phytoplanctoniques, dans les deux masses d’eau séparées par le front. Le contraste de la dynamique cellulaire dans ces deux masses d’eau, contribue à expliquer la distribution des abondances de phytoplancton. L’originalité de cette thèse vient du fait que l’impact des fronts sur le phytoplancton a été retrouvé dans une zone frontale moins énergétique que celles décrites dans les études précédentes, mais plus représentative de l’océan global.

The finescale ocean circulation is characterized by structures in order of 1 to 100 km on the horizontal scale, with a short lifetime (days/weeks). The size and the ephemeral nature of these structures make their study by in situ measurements particularly difficult, explaining why they have been principally studied with numerical simulations. These latter have shown that finescale structures play a key role in the dynamic and the distribution of phytoplankton organisms. However, perform in situ measurements is essential to better understand these finescale mechanisms and to compare those with the results obtained thanks to numerical models. That is why, it is a necessity to develop methodologies able to sample these structures at high spatial and temporal frequency, in order to follow their rapid evolution. That was one of the objectives of the PROTEVSMED-SWOT 2018 cruise, led in the south of the Balearic Islands. Using satellite data and physical measurements, a front has been characterized. Furthermore, several phytoplankton groups were identified thanks to flow cytometry data. Then, a size-structured population model was applied to these flow cytometry data in order to compute the growth and division rates of the phytoplankton groups located in the two water masses separated by the front. The cellular dynamics showed a clear contrast in these two water masses, explaining the particular distribution of phytoplankton abundances. The originality of this thesis is due to the fact that the impact of frontal structures on phytoplankton has been found in a frontal area less energetic than those described in previous studies, but more representative of the global ocean.