Fiche “ Valorisation - Flotte océanographique française

Valorisation des campagnes à la mer
Navires Ifremer - IRD - IPEV
Fiche “ Valorisation des résultats des campagnes océanographiques ”
(à envoyer par courriel à [email protected] )
Nom de la campagne : BIFURCATION
Projet / Programme de rattachement : SPICE/SOLWARA
Navire : N.O. ALIS
Engins lourds : -Dates de la campagne : 31/08 – 15/09
Zone(s) : mer de Corail, Océan Pacifique sud-ouest
Nombre de jours sur zone/en transit : 14/0
Chef de mission principal (Nom, prénom et organisme) : Christophe Maes (IRD)
Nombre de chercheurs et d’enseignants-chercheurs (en mer / à terre) : 2/2
Nombre d’ingénieurs et de techniciens (en mer / à terre) : 3/1
Nombre d’étudiants (en mer / à terre) : 0/0
Date de rédaction ou d’actualisation de la fiche : 9/07/2014
Fiche remplie par : C. Maes
Adresse : LEGOS 18 Avenue Belin 31401 Toulouse
Email : [email protected]
Tel : +33 561332926
Fax : 05 61 25 32 05
Résultats majeurs obtenus
1 à 3 pages destinées à informer un large public sur les résultats obtenus
1 – Contexte scientifique et programmatique de la campagne
Par son positionnement géographique au sein de l’Océan Pacifique sud-ouest, la circulation océanique de la mer de
Corail joue un rôle clé dans la connexion entre le vaste gyre anticyclonique subtropical de l’Océan Pacifique Sud et les régions
équatoriales. Les propriétés physico-chimiques transportées par ces eaux au sein de la thermocline, la région des couches
océaniques qui est caractérisée par la plus forte stratification statique, seront à même de modifier les conditions ambiantes du
rail équatorial où se joue la dynamique du phénomène climatique El Niño Southern Oscillation (ENSO). Au cours de son
transit en mer de Corail, la branche sud du Courant Equatorial Sud va devoir combiner avec la présence de nombreux récifs,
îlots et archipels coralliens qui vont alors former des jets océaniques, fins et intenses, aux extrémités nord et sud de ces
obstacles topographiques. L’existence de ces jets a été confirmée récemment, au cours de ces dernières années lors de plusieurs
campagnes océanographiques réalisées depuis le centre de Nouméa. Ainsi, le Jet Nord Calédonien formé lors de son entrée en
mer de Corail, va rencontrer un second obstacle lors de son périple vers la côte australienne où se fera la séparation entre les
flux vers le Sud (alimentant le Courant Est Australien) et vers l’équateur (au travers de la mer des Salomon). Cet obstacle est
constitué par le plateau du Queensland, vers 17°S-152°E, et qui est composé par un groupe de petits îlots et récifs coralliens
qui sont séparés de la Grande Barrière de Corail. Le cheminement précis et les proportions des différentes masses d’eaux qui
arrivent au pied de ce plateau sont encore largement méconnus et représentent le point focus de la présente campagne en mer.
Cette campagne se propose de compléter notre vision de la circulation du Jet Nord Calédonien en mer de Corail et offrir la
possibilité de tester dans quelles proportions ces eaux vont rentrer dans la composition du courant de bord ouest du Sous
Courant de Nouvelle Guinée qui alimente la bande équatoriale et dont les estimations climatologiques varient du simple au
double dans la littérature.
La campagne en mer Bifurcation s’inscrit dans l’effort de recherche soutenu par le programme international SPICE
(Southwest PacIfic Ocean Circulation and Climate Experiment) voir Ganachaud et al. (2014).
2 – Rappel des objectifs
* Quel cheminement pour le Jet Nord Calédonien ?
Le flux de masse rentrant en mer de Corail se fait principalement au travers de la section entre les extrémités nord de la
barrière récifale de la Nouvelle Calédonie (le récif D’Entrecasteaux vers ~19°S, 164°E) et les îles au sud de l’archipel des îles
Salomon (~11°S, 161°E). De façon traditionnelle, ce flux est associé au courant équatorial sud ou SEC (pour South Equatorial
Current) qui constitue la branche portant vers l’ouest du gyre anticyclonique subtropical du Pacifique sud-ouest. A cause de la
présence d’archipels d’îles et de récifs, ce flux de masse est divisé en différents noyaux et forme des jets zonaux intenses. A
l’entrée de la mer de Corail, le Jet Nord Calédonien (JNC) et le Jet Nord Vanuatu (JNV) représentent les deux principaux jets
dont l’existence a été confirmée par des observations in situ (tels que des traceurs comme l’oxygène dissous), les climatologies
en hydrologie qui permettent de remonter à la géostrophie et des modèles numériques de circulation générale (Sokolov et
Rintoul 2000 ; Webb 2000 ; Ridgway et Dunn 2003 ; Kessler et Cravatte 2013). En moyenne le flux total de masse rentrant en
mer de Corail a été estimé suivant les études entre 20 et 55 Sv, une dispersion importante qui traduit la faible densité
d’observation de cette région et une forte incertitude sur la variabilité temporelle (en particulier saisonnière et interannuelle) de
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ce transport. La partition du flux de masse entre ces deux jets représente une autre quantité difficile à appréhender avec les
moyens classiques d’observation in situ à grande échelle et pourrait bien être, par ailleurs, dépendante de la nature profonde de
ces jets dont le maximum de vitesse se situe en sub-surface et dont l’extension verticale est importante (~1000 m). Gourdeau et
al. (2008), à l’aide des données recueillies par un spray glider, ont ainsi montré que le JNV se caractérise par une extension
spatiale assez large (300-400 km) et que ce jet peut être associé à la pente de la thermocline principale. En revanche, le JNC se
caractérise par un flux plus étroit (~100 km) qui est localisé juste au nord de la barrière récifale de la Nouvelle Calédonie avec
une extension verticale plus importante. Le transport de masse de ces deux jets a été estimé à 20 et 12 Sv, respectivement pour
le JNV et le JNC. Plus récemment, les observations recueillies lors de la campagne SECARGO en 2010 (Maes et al. 2014)
montrent que le jet qui alimente le JNC avant son entrée en mer de Corail transporte jusqu’à 20 Sv le long de la côte orientale
de la Nouvelle Calédonie avec une extension verticale très profonde, bien au delà de la thermocline principale (Gasparin et al.
2011 ; Gasparin 2012).
* Les caractéristiques hydrologiques du Pacifique sud-ouest
La particularité du Pacifique sud-ouest par rapport au nord du bassin est de posséder une barrière naturelle, constituée par
l’archipel des îles Salomon, qui vient perturber ainsi la redistribution des flux de masse effectuée en partie par les courants de
bord ouest entre la bande équatoriale et les pôles. Ces différents archipels conduisent aussi à la formation de jets mais la
résultante de ces flux doit transiter par la mer de Corail et la mer des Salomon avant de rejoindre la circulation équatoriale.
D’un point de vue dynamique le cheminement des eaux dans la thermocline principale reste encore assez méconnu dans le
Pacifique sud-ouest et l’existence de plusieurs types de masse d’eau caractéristiques de la thermocline vient compliquer les
analyses hydrologiques établies à partir des campagnes océanographiques. Pour distinguer l’origine des eaux dans la
thermocline et les types de masse d’eau au niveau intermédiaire, il est nécessaire de compléter les données hydrologiques
standard avec un paramètre supplémentaire tel que la concentration en oxygène dissous. Ainsi, Tomczak et Hao (1989) ont
montré que la zone de transition entre ces deux masses d’eau se situe dans la région à l’ouest des îles Salomon et de l’archipel
du Vanuatu et ces deux études font mention d’une variabilité interannuelle importante de cette zone de transition. En se basant
sur un schéma de propagation des flotteurs autonomes (réseau Argo) il est possible d’étudier les caractéristiques hydrologiques
des eaux de la colonne d’eau depuis la surface jusqu’aux eaux intermédiaires (e.g., Maes et al. 2007). La multitude des
cheminements possibles au travers des jets océaniques et l’existence probable de re-circulation (telle que celle entre l’archipel
du Vanuatu et la Nouvelle Calédonie) rendent nécessaire de prendre en compte un autre paramètre dans les analyses des
caractéristiques hydrologiques des différentes masses d’eau de l’Océan Pacifique sud-ouest. En plus de la température et de la
salinité la concentration en oxygène dissous est le paramètre le plus couramment utilisé dans la littérature pour identifier et
caractériser les masses d’eau de cette région.
3 – Principaux résultats obtenus (avec quelques illustrations)
La mobilisation de la campagne Bifurcation a eu lieu le 31 aout 2012 au port de Nouméa, le départ s’étant effectué le
1er septembre au matin. L’équipe scientifique de la campagne Bifurcation était composée de Anne Desnues, Luc Finot,
Christophe Maes, Frédéric Marin et David Varillon. Le chemin parcouru et l’emplacement des stations hydrologiques sont
rappelés sur la figure ci-dessous. Au total, ce sont 40 stations hydrologiques qui ont été effectuées (Fig. 1), les stations 2-5 et
37-40 ayant été opérées à des positions identiques. Le retour de la mission a eu lieu le 15 septembre 2012 au port de Nouméa.
Figure 1 : Trajet et positions des stations hydrologiques (*) réalisées au cours de la campagne BIFURCATION
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Les analyses préliminaires des mesures et des prélèvements réalisés au cours de la campagne BIFURCATION
montrent une forte activité de type meso-échelle (voir la figure ci-jointe montrant les courants de coque de l’Alis entre 100 et
600 m de profondeur observés lors de la campagne) qu’il conviendra de caractériser avec des mesures complémentaires de
type satellite. Ce résultat est cependant cohérent avec les analyses récentes basées sur une mise en évidence des structures
cohérentes de petites échelles à partir des FSLE (Finite-Size Lyapunov Exponents) dans cette région (Maes et al. 2013).
En plus de la physique, la campagne BIFURCATION a été aussi l'occasion d'étudier la diversité et le rôle
biogeochimique des micro-algues fixatrices d'azote atmosphérique en collaboration avec K.A. Turk (UCSC Santa Cruz). Les
premières données isotopiques révèlent des taux de fixation d'azote essentiellement compris dans la fraction inférieure à 10 µm
et la biologie moléculaire révèle des abondances très importantes de cyanobactéries diazotrophes de taille picoplanctonique
(groupe A). Ce travail est coordonné par Sophie Bonnet du MIO (Nouméa).
Afin de faciliter les échanges entre les différents participants de la campagne un rapport préliminaire des données
brutes de la sonde CTD-O2 a été constitué et demeure disponible au près du chef de mission.
Figure 2 : Section horizontale des courants de la couche 100-600 m observés avec l’ADCP de coque (en cm/s).
Références :
Ganachaud A. et al., Ocean circulation of the Southwest Pacific: new insights from the Southwest Pacific Ocean and Climate
Experiment (SPICE), submitted to JGR-Oceans, 2014, in revision.
Gasparin, F., A. Ganachaud, and C. Maes, A western boundary current east of New Caledonia: observed characteristics, Deep
Sea Res. I, 58, 956-969, 2011.
Gasparin, F., 2012 : Caractéristiques des masses d’eau, transport de masse et variabilité de la circulation océanique en mer de
corail (Pacifique sud-ouest), thèse de doctorat de l’université Paul Sabatier – Toulouse III, soutenue le 12 décembre 2012.
Gourdeau, L., W. Kessler, R. Davis, J. Sherman, C. Maes, and E. Kestenare, Zonal jets entering the Coral sea, J. Phys.
Oceanogr., 38, 715-725, 2008.
Kessler, W. S., and S. Cravatte, Mean circulation of the Coral Sea, J. Geophys. Res. Oceans, 118, 6385–6410,
doi:10.1002/2013JC009117, 2013.
Maes, C., L. Gourdeau, X. Couvelard, and A. Ganachaud, What are the origins of the Antarctic Intermediate Waters
transported by the North Caledonian Jet, Geophys. Res. Lett., 34, L21608, doi:10.1029/2007GL031546, 2007.
Maes, C., B. Dewitte, J. Sudre, V. Garcon, and D. Varillon, Small-scale features of temperature and salinity surface fields in
the Coral Sea, J. Geophys. Res., 118, 5426–5438, doi:10.1002/jgrc.20344, 2013.
Maes et al., 2014, Rapport de la mission SECARGO à bord du N.O. L’Alis en mer des îles Loyauté. Internal report.
Ridgway, K. R., and J. R. Dunn, 2003: Mesoscale structure of the mean East Australian Current system and its Relationship
with topography, Prog. Oceanogr., 56, 189-202.
Sokolov, S., and S. Rintoul, 2000: Circulation and water masses of the southwest Pacific: WOCE section P11, Papua New
Guinea to Tasmania. J. Mar Res, 58, 223-268.
Tomczak, M., and D. Hao, 1989: Water masses in the thermocline of the Coral Sea. Deep Sea Res, 36, 1503-1514.
Webb, D. J., 2000: Evidence for shallow zonal jets in the South equatorial current region of the southwest Pacific. J. Phys.
Oceanogr., 30, 706-720.
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Tableau récapitulatif
Nombre
1
Publications d’articles originaux dans des revues avec comité de lecture référencées
dans JCR (Journal Citation Reports )
2
3
Publications dans d’autres revues ou ouvrages scientifiques faisant référence dans le
domaine
Publications électroniques sur le réseau Internet
4
Publications sous forme de rapports techniques
5
Articles dans des revues ou journaux « grand public »
6
Communications dans des colloques internationaux
1
7
Communications dans des colloques nationaux
1
8
Nouvelles espèces (animales, végétales, microorganismes) décrites
9
Rapports de contrats (Union européenne, FAO, Convention, Collectivités …)
10
Applications (essais thérapeutiques ou cliniques, AMM …)
11
Brevets
12
Publications d’atlas (cartes, photos)
13
Documents vidéo-films
14
DEA ou MASTER 2 ayant utilisé les données de la campagne
15
Thèses ayant utilisé les données de la campagne
16
Traitement des échantillons et des données
Si en cours, préciser et donner les échéances
Transmission au SISMER des données acquises avec les moyens communs du navire
17
Année n : (2012)
Année n+1 : Année n+2 : 1
Année n+3 :
Année n+4 :
Année n+5 :
Année n+6 :
Année n+7 :
…
en cours
Non
(NB : cette transmission est systématique dans le cadre des navires gérés par Genavir)
Non
18
Transmission au SISMER de données autres que celles acquises avec les moyens
communs du navire
Transmission à d’autres banques de données
19
Transmission à d’autres équipes de données ou d’échantillons
Non
20
Considérez-vous la publication des résultats terminée
Si en cours préciser et donner les échéances
Non
en cours
Fournir pour chacune des rubriques en classant année par année :
Rubriques 1 à 7 incluses : liste des publications et colloques avec les noms d’auteurs suivant la présentation en vigueur pour
les revues scientifiques.
Rubriques 8 à 13 : Liste des références des rapports, des applications, des brevets, atlas ou documents vidéo
Rubriques 14 et 15 : Nom et Prénom des étudiants, Laboratoire d’accueil. Sujet du DEA ou MASTER 2 ou de la thèse, Date de
soutenance
Rubriques 17 à 19 incluses : données transmises à des banques de données ou à des équipes auxquelles.
Rubrique 20 : Si la publication des résultats n’est pas terminée, pouvez-vous donner un échéancier ?
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Références
R1 - Références des publications d’articles originaux dans des revues avec comité de lecture référencées
dans JCR (vérifier dans la base « Journal Citation Reports » via « ISI Web of Knowledge » si les revues sont
bien référencées) et résumés des principales publications. (Les classer par année).
01-2014 Ganachaud A., S. Cravatte , A. Melet , A. Schiller , N. Holbrook , B. Sloyan , M. Widlansky , M. Bowen ,
J. Verron , P. Wiles , K. Ridgway , P. Sutton , J. Sprintall , C. Steinberg , G. Brassington , W. Cai , R. Davis ,
F. Gasparin , L. Gourdeau , T. Hasegawa , W. Kessler , C. Maes , K. Takahashi, K. Richards , and U. Send ,
The Southwest Pacific Ocean Circulation and Climate Experiment (SPICE), J. Geophys. Res. - Ocean, in
revision, 2014.
R2 – Références des publications parues dans d’autres revues ou des ouvrages scientifiques faisant
référence dans la discipline. (Les classer par année).
R3 – Références des publications électroniques sur le réseau Internet. (Les classer par année).
R4 – Références des rapports techniques. (Les classer par année).
R5 – Références des articles parus dans des revues ou des journaux « grand public ». (Les classer par
année).
R6 – Références des communications dans des colloques internationaux. (Les classer par année).
01-2012 Maes, C., F. Marin, S. Bonnet, A. Desnues, L. Finot and D. Varillon, Preliminary results of the cruise
dedicated to the bifurcation of the North Caledonian Jet onto the Queensland Plateau in the Coral Sea,
Abstract OS44B-04 presented (oral) at 2012 Fall Meeting, AGU, San Francisco, 3-7 December 2012.
R7 – Références des communications dans des colloques nationaux. (Les classer par année).
01-2013 Maes, C., S. Bonnet, T. Delcroix, G. Eldin, A. Ganachaud, F. Gasparin, L. Goudeau, F. Marin, A. Melet et
M. Rodier, Apports des campagnes en mer pour l'étude de la dynamique océanique dans le Pacifique tropical
ouest. Poster invité lors des Journées de la Flotte Hauturière, Brest, 10 et 11 juin 2013.
R8 – Références des nouvelles espèces (animales, végétales, microorganismes) décrites, lieux où sont
déposés les holotypes. (Les classer par année).
R9 – Références des rapports de contrats (Union européenne, FAO, Convention, Collectivités …). (Les
classer par année).
R10 – Liste des applications (essais thérapeutiques ou cliniques, AMM …). (Les classer par année).
R11 – Références des brevets. (Les classer par année).
R12 – Références des atlas (cartes, photos). (Les classer par année).
R13 – Liste des documents vidéo-films. (Les classer par année).
R14 – DEA ou MASTER 2 ayant utilisé les données de la campagne (Nom et Prénom de l’étudiant, Laboratoire
d’accueil. Sujet du DEA ou MASTER ou de la thèse, Date de soutenance)
R15 – Thèses ayant utilisé les données de la campagne (Nom et Prénom de l‘étudiant, Laboratoire d’accueil. Sujet du
DEA ou MASTER ou de la thèse, Date de soutenance)
R16 – Traitements des échantillons et des données en cours (types et échéances)
Données T, S, S-ADCP en cours.
Données L_ADCP : en cours
Données O2 : calibration finale à prévoir
Données sels nutritifs : en cours
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R1, R18 et R19 – Liste des données et échantillons transmis (Préciser les destinataires, SISMER, autres
banques, équipes scientifique …)
N/A
R20 – Liste des résultats restant à publier - échéance
En cours de réalisation et dans les 5 ans à venir.