Innovation technologique : le réchauffement climatique suivi jusque dans les profondeurs de l’océan

Grâce à la nouvelle génération de flotteurs autonomes profonds Deep-Arvor développés en France, le signal du changement climatique peut désormais être traqué jusque dans les profondeurs de l’océan, jusqu’à – 4 000 m. Les premières données acquises par ces instruments en Atlantique Nord apportent des informations inédites sur des masses d’eau profonde, leurs dynamiques de mélange et de déplacement. Autant de données essentielles pour comprendre comment le signal climatique se diffuse dans l’océan global. Obtenus par des scientifiques du Laboratoire d’océanographie physique et spatiale (LOPS), ces résultats sont publiés dans Journal of Geophysical Research.

En 50 ans, l’océan a absorbé plus de 90 % de l’excès de chaleur reçu par la Terre dû aux activités humaines, entraînant un réchauffement de l’océan global.
Grâce au réseau de 4 000 flotteurs autonomes Argo qui mesurent la température et la salinité entre 0 et 2 000 m de profondeur dans l’ensemble des océans, il a été estimé que cette tranche de la colonne d’eau est actuellement plus chaude d’environ 0.8°C par rapport à 1950. Or, d’autres mesures ponctuelles réalisées à partir des navires océanographiques ont montré que le réchauffement pénètre dans l’océan bien au-delà de 2 000 m de profondeur.

Pour mesurer ce signal profond, la France s’est lancée en 2011 dans le développement d’un flotteur Argo profond, le Deep-Arvor, capable de mesurer la température, la salinité et la concentration en oxygène dissous, jusqu’à 4 000 m. Obtenir de telles mesures à ces grandes profondeurs est un défi technologique qu’ont relevé avec succès les équipes impliquées dans le projet Equipex « Novel Argo Ocean observing System » (NAOS) initié par l’Agence nationale de la recherche (ANR), l’Ifremer et le CNRS.

                                                                  © Ifremer / O. DUGORNAY

Afin de comprendre comment l’excès de chaleur pénètre et voyage dans l’océan et comment il impacte son fonctionnement, les chercheurs du LOPS ont concentré leur effort de recherche dans l’Atlantique Nord, où les eaux chaudes venues du sud se refroidissent et plongent vers les profondeurs, contribuant ainsi à la pénétration des signaux climatiques dans l’océan profond. La redistribution de cette chaleur vers le reste de l’océan dépend de la circulation profonde qui est encore largement inconnue.

Ils ont ainsi déployé, entre 2015 et 2017, cinq flotteurs Deep-Arvor lors de la campagne RREX. Ils ont été mis à l’eau au sud de l’Islande dans une zone profonde de 3 600 m et truffée de reliefs sous-marins qui contraignent la trajectoire des masses d’eau profondes. Certaines, récemment en contact, avec l’atmosphère transportent ainsi la trace du climat récent.

Les flotteurs Deep-Arvor sont paramétrés pour plonger depuis la surface jusqu’à une profondeur de dérive d’environ 3 000 mètres à laquelle ils restent 10 jours. Ils plongent ensuite à 4 000 mètres avant de remonter à la surface pour transmettre par satellite les données enregistrées pendant leur immersion et leur remontée.

L’oxygène, une donnée-clé pour mieux comprendre la circulation profonde

Les flotteurs Deep-Arvor sont les seuls flotteurs Argo profonds à être équipés de capteurs mesurant la concentration d’oxygène dissous dans l’eau. De cette donnée, les scientifiques déduisent l’âge relatif d’une masse d’eau : plus elle est jeune et a donc eu un contact récent avec l’atmosphère, plus sa concentration en oxygène est élevée ; à l’inverse, plus elle est vieille, plus sa concentration en oxygène est faible.

« Grâce à ces mesures d’oxygène, nous avons observé comment une masse d’eau jeune récemment formée au voisinage de l’Islande et circulant à 2 750 m dans un chenal profond, se mélangeait avec une masse d’eau plus ancienne sous l’action des courants de surface particulièrement énergétiques à cet endroit, explique Virginie Thierry. En outre, aucun des flotteurs n’a suivi la trajectoire à laquelle on s’attendait au vu des courants dominants. L’un d’entre eux a même mis en évidence l’existence d’une nouvelle route profonde qui n’avait jamais été observée directement ».

Ces mesures permettent ainsi de suivre et de comprendre la propagation et la dilution des signaux climatiques dans l’océan. De telles informations sont cruciales pour améliorer les modèles de projections climatiques.

100 % du volume total de l’océan global couvert par les flotteurs profonds

A ce jour, sur les 4 000 flotteurs qui parcourent l’océan, seuls 96 plongent au-delà de 2 000 mètres. Parmi eux, 21 flotteurs Deep-Arvor sillonnent les eaux profondes de l’Atlantique Nord, de l’Atlantique équatorial et de l’océan Austral. En 2020, 16 nouveaux flotteurs Deep-Arvor seront mis à l’eau dans l’Atlantique nord. L’ambition du réseau international Argo est de maintenir en opération 1 200 flotteurs profonds dans l’océan d’ici 5 ans.

« Ce réseau dense de flotteurs profonds nous aidera à comprendre comment se répartit le signal climatique dans 100 % du volume de l’océan global, contre 50 % avec les flotteurs plongeant à 2 000 mètres, conclut Virginie Thierry. Ce mix de flotteurs nous permettra d’établir plus finement le bilan thermique de l’océan global car une partie de la chaleur reçue par l’océan demeure indétectée à ce jour ».   

Lire l’article complet publié dans Journal of Geophysical Research Oceans : ISOW spreading and mixing as revealed by Deep-Argo floats launched in the Charlie Gibbs Fracture Zone

Le réseau de flotteurs Euro-Argo

Lancé en 2000 par la Commission océanographique intergouvernementale de l’Unesco (COI) et l’Organisation météorologique mondiale (OMM), le programme international Argo est le premier réseau global d’observation in-situ des océans. Il permet d’observer, comprendre et prévoir le rôle de l’océan sur le climat de la planète. Grâce à Argo et aux observations de surface des satellites, les scientifiques ont déjà pu affiner considérablement les estimations du stockage de chaleur par les océans. Ce paramètre est un facteur déterminant pour estimer l’ampleur du réchauffement climatique et pour mieux comprendre les mécanismes de la hausse du niveau moyen des mers.

Euro-Argo est la contribution européenne au réseau international Argo, constitué de près de 4 000 flotteurs autonomes qui mesurent en temps réel la température et la salinité de l’océan. Ces flotteurs sont déployés à l’échelle de la planète, depuis la surface, jusqu’à 2 000 ou 4 000 mètres de profondeur (voire 6 000 mètres pour quelques-uns). Euro-Argo s’engage d’ores et déjà dans la transition vers un nouveau design « global, profond et multidisciplinaire ». Dans cette perspective, il opère la nouvelle phase d’Argo, avec une extension aux plus grandes profondeurs et aux régions d’intérêt spécifique pour l’Europe (couverture des zones polaires, mers marginales, zones côtières). Désormais, le réseau intègre aussi une composante biogéochimique : certains flotteurs sont équipés de capteurs de mesure de la concentration en oxygène, en Chlorophylle a, en nitrates et en particules en suspension mais aussi du pH, et de la pénétration de la lumière.

Créé en 2014, l’ERIC Euro-Argo est une structure européenne qui a pour objectif d’optimiser, de pérenniser et de renforcer la contribution de l’Europe au programme Argo. Elle assure ainsi un rôle de coordination et est en charge de l’achat et du suivi de flotteurs européens, avec l’ambition de maintenir ¼ du réseau global. L’infrastructure, dont le siège est situé au centre Ifremer de Brest, compte aujourd’hui 12 pays Membres (Allemagne, Bulgarie, Espagne, Finlande, France, Grèce, Irlande, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Royaume-Uni).

L’Ifremer participe à ce grand programme notamment en maintenant 10 % du réseau, en hébergeant un des deux centres mondiaux d’analyse et de stockage des données Argo et l’ERIC Euro-Argo depuis sa création.

En savoir plus : Comment observe-t-on les océans ? Le réseau de surveillance Argo

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Argo

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Sortie de l’ouvrage « Une maison sous les dunes, Beg ar Loued, île de Molène, Finistère »

«UNE MAISON SOUS LES DUNES. BEG AR LOUED, ÎLE MOLÈNE, FINISTÈRE. Identité et adaptation des groupes humains en mer d’Iroise entre les IIIe et IIe millénaires avant notre ère» est le titre complet de cet ouvrage.  Il est dirigé par Yvan Pailler, archéologue à l’Institut national de recherches archéologiques préventives (INRAP), personnel accueilli au Laboboratoire environnement, télédétection et géomatique-Brest (LETG-Brest) et Clément Nicolas Post-doctorant au laboratoire Trajectoires à Nanterre. A l’occasion de la sortie de ce livre, l’Université de Bretagne Occidentale, l’IUEM et le Parc Naturel Marin d’Iroise (PNMI) organisent un événement au sein de l’IUEM le jeudi 11 juillet pour le présenter au grand public.

L’ouvrage : une monographie retraçant des fouilles sur plus de 8 ans

Fouillé de 2003 à 2011, le site de Beg ar Loued au sud de l’île de Molène (Finistère) a livré les vestiges de deux maisons en pierres sèches superposées et occupées de 2150 à 1750 avant notre ère. À cette période, le plateau Molénais, déjà insulaire depuis le Néolithique ancien, se présentait dans une forme assez proche de l’actuel, exception faite des estrans qui étaient beaucoup plus vastes. Le site se trouvait alors à une centaine de mètres du trait de côte. L’étude du site a permis de mieux comprendre le mode de vie de cette société insulaire. Celle-ci pratiquait l’agriculture et l’élevage, complétés par la pêche sur estran, la collecte des patelles et, dans une moindre mesure, la chasse aux oiseaux migrateurs. La culture matérielle montre que ce groupe exploitait les ressources locales : argile, cordons de galets et affleurements rocheux. Ce tableau d’une société autarcique se doit pourtant d’être nuancé, car l’architecture des bâtiments, les formes céramiques, la technologie lithique et la métallurgie sont autant d’indices montrant que cette société n’était pas à l’écart des circuits d’échanges et qu’elle était en phase avec les changements et les innovations culturels identifiés sur le proche continent. Dès lors, se pose la question de la navigation et de la nature des liens qu’entretenait cette société insulaire avec le continent ou avec les îles Britanniques.

Légende : Vestige des deux maisons en pierres sèches

Un événement à l’occasion de la sortie de cet ouvrage colossal

Préfacé par Pierre PETREQUIN, Directeur de recherche émérite CNRS, spécialiste du Néolithique, l’ouvrage compte plus de 730 pages et plus de 470 illustrations. Paru en mai 2019 chez l’éditeur Sidestone Press, (Leiden, Hollande), il est disponible sur le site de Sidestone Press et consultable gratuitement en ligne.
Le programme de l’après-midi du 11 juillet est le suivant :

  • 15h00 : Une conférence dans l’amphi D de l’IUEM ouverte à toutes et tous sur l’archéologie des îles dans une vision méditerranéenne intitulée « Premières navigations en Méditerranée : une histoire d’îles. Derniers chasseurs et premiers néolithiques de Chypre à la Corse » animée par Jean-Denis VIGNE, directeur de recherche au CNRS, du laboratoire Archéozoologie et Archéobotanique (AASPE, CNRS/MNHN)
  •  17h00 : Une présentation de l’ouvrage dans le hall niveau 2.

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La Marine nationale

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Yvan Pailler

Efflorescences de microalgues toxiques – Comment maintenir les pêcheries de coquilles ?

Le lancement du projet MaSCoET, coordonné scientifiquement par l’Ifremer et impliquant le Laboratoire des sciences de l’environnement marin (LEMAR, UBO/CNRS/IRD/Ifremer) de l’IUEM a eu lieu le 26 mars 2019. Il vise à mieux comprendre les efflorescences toxiques de l’algue Pseudo-nitzschia et leurs conséquences sur les pêcheries de coquilles Saint-Jacques.

La coquille Saint-Jacques est la troisième espèce vendue sur les criées françaises. Elle est exploitée du nord de la France aux Pertuis Charentais. Depuis les années 2000, partout sur le littoral, les professionnels ont été contraints à des fermetures de la pêche dues aux efflorescences de la microalgue Pseudo-nitzschia, capable de produire des toxines amnésiantes rendant les coquillages impropres à la consommation. Ces fermetures peuvent susciter un report de pêche sur une autre espèce, le pétoncle noir.

Plusieurs aspects de ces contaminations interrogent encore les scientifiques. Comment les efflorescences se développent d’un site à l’autre ? Pourquoi la coquille Saint-Jacques se décontamine-t-elle lentement par rapport au pétoncle noir ? La ressource en pétoncle noir est-elle suffisante pour pallier aux fermetures de coquilles Saint-Jacques ? Le projet MaSCoET (Maintien du stock de coquillages en lien avec la problématique des efflorescences toxiques) vise à répondre à ces questions et à émettre des recommandations aux gestionnaires des pêches pour permettre l’élaboration d’outils
de gestion en concertation avec les professionnels.

Des mesures en cours suite à une première efflorescence de Pseudo-nitzschia

Le suivi des efflorescences a déjà commencé depuis début mars, avec des prélèvements d’eau réguliers effectués par les équipes scientifiques pour suivre un premier épisode de Pseudo-nitzschia relevé par le REPHY (Réseau d’observation et de surveillance du phytoplancton et des phycotoxines) en pointe finistérienne.
Un site atelier en rade de Brest sera plus particulièrement suivi pour la contamination des coquillages et le suivi de la population de pétoncle. Des analyses fines sur les coquillages à différents stades de contamination seront menées à l’écloserie du Tinduff (29) et en laboratoire. La population de pétoncle noir sera évaluée grâce à une campagne
de pêche, avec des mesures d’abondance. Ces travaux scientifiques de terrain seront complétés par le développement d’outils de calculs numériques. Le projet permettra ainsi de mieux comprendre les phénomènes étudiés, tester des hypothèses ou scénarios avec l’objectif d’aboutir in fine à des propositions et/ou scénarios de gestion.

Le projet MaSCoET est financé principalement par FFP (France Filière Pêche) mais aussi par Brest Métropole, pour une durée de 5 ans. Il est mené au niveau scientifique par l’Ifremer (coordinateur) et le Lemar, en partenariat avec plusieurs comités des pêches (CDPMEM29, CDPMEM22, CRPMEM Bretagne, CDPMEM17, CRPMEM Normandie, CDPMEM56 et COREPEM) et avec l’appui de l’écloserie du Tinduff.

Crédit photo : Ifremer – Xavier Caisey

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40 ans de recherche sur l’organisation métabolique à l’IUEM

Cet événement se déroule du 1er au 12 avril 2019 à l’IUEM. Il a débuté par une école thématique du 1er au 6 avril. Un workshop se tiendra les 8 et 9 avril puis le colloque international du 10 au 12 avril. Cette manifestation est organisée par des scientifiques du laboratoire des sciences de l’environnement marin (LEMAR) de l’IUEM. DEB 2019 est la sixième édition d’une série de télé-cours, d’écoles et de symposiums qui ont lieu tous les deux ans. L’édition 2019 marquera le 40ème anniversaire de la théorie DEB et le 10ème anniversaire des symposiums dont le premier a été organisé à Brest en 2009.

Qu’est-ce-que le DEB ?

La théorie DEB est un ensemble d’hypothèses cohérentes à partir desquelles des modèles mathématiques suivent pour l’étude de l’organisation métabolique au niveau individuel et de l’interaction avec un environnement variable.

La théorie du Dynamic Energy Budget (DEB) vise à unifier les points communs d’organisation métabolique entre organismes (animaux, plantes, bactéries…). Cette théorie repose sur un nombre restreint d’hypothèses, formulées sur le modèle d’équations mathématiques permettant de quantifier la croissance, le développement, la reproduction d’un organisme tout au long de son cycle de vie en fonction des aliments disponibles et de la température. Elle permet également de modéliser les effets des facteurs de stress tels que les contaminants, les agents pathogènes, l’oxygène, le pH.

Dans le contexte actuel d’érosion de la biodiversité, la comparaison des traits fonctionnels des espèces n’est pas la seule application de la théorie DEB. La prédiction des effets du changement global, une meilleure compréhension des données géographiques des espèces, les effets des facteurs de stress environnementaux, l’optimisation de la bioproduction, la gestion des ressources exploitées et le contrôle des espèces invasives sont aussi des applications pour lesquelles une meilleure compréhension du métabolisme des espèces et comment il est contrôlé par l’environnement est essentiel. La théorie DEB a permis de supprimer certains obstacles scientifiques avec plus de 820 publications.

Les objectifs de DEB2019

Ce symposium vise à :

  • Rassembler des chercheurs en biologie, en mathématiques, en ingénierie, en chimie et en physique pour résoudre des problèmes biologiques/écologiques
  • Introduire de nouveaux problèmes difficiles où l’analyse mathématique est utilisée pour résoudre des questions écologiques
  • Stimuler la recherche biologique dans le style de la physique, en utilisant des hypothèses mécanistes explicites, plutôt que des descriptions, et réfléchir aux implications de ces hypothèses pour de nouvelles situations (qui n’ont peut-être jamais été étudiées auparavant)
  • Créer une plateforme pour les conférences qui ont suivi un cours précédent de DEB pour présenter les résultats obtenus depuis lors
  • Introduire de nouvelles idées dans la communauté du DEB en invitant des conférenciers d’honneur à l’extérieur de cette communauté

Les participants à DEB2019

L’événement s’adresse aux étudiants diplômés et aux scientifiques, mais les étudiants de premier cycle avancés sont également les bienvenus. Les participants doivent avoir une formation en biologie, en mathématiques, en ingénierie, en chimie ou en physique avec un intérêt particulier pour les aspects quantitatifs de l’organisation métabolique des systèmes vivants.

Le symposium réunit un public international intéressé par le développement et l’application de la théorie du DEB dans le contexte des approches écosystémiques de la gestion des ressources du système terrestre.

Les participants aux cours précédents ont rédigé un certain nombre de numéros spéciaux sur la théorie du DEB et ses applications. Certains se sont impliqués dans l’organisation des précédents symposiums de Brest, Lisbonne, Texel, Marseille et Tromso. Ils seront sur place et pourront transmettre leur expérience. Les participants de 2005 ont créé le Groupe de recherche AQUADEB sur les applications de la théorie des DEB aux organismes aquatiques, et ceux de 2015 ont créé le projet de recherche gratuit de 3 ans « FRamework for integrating Eco-physiological and Ecotoxicological data into ecosystem-based management tools », ainsi qu’une automatisation accrue et la solidité des estimations des paramètres DEB, qui illustre très bien la faisabilité des activités menées après la formation.

Contacts

Jonathan Flye Sainte Marie

Crédit photos

Lola de Cubber (LOG) adapté de Farke et Berghuis (1979a, 1979b), Reise (1985) et Reise et al. (2001)

Josef Koch – Ghent University

Jonathan Flye Sainte Marie / UBO

Une école de terrain au Maroc pour l’acquisition et la gestion de données dans le domaine marin et côtier

Cette école s’est déroulée du 1er au 5 octobre 2018 dans la lagune de Oualidia au Maroc.
Cette activité s’inscrit dans le cadre du projet ScolaMAR (Innovative training for Smart coastal
management and sustainable Blue Growth) à l’occasion des actions de coopération du programme
Erasmus+ qui visent le renforcement des capacités des établissements d’enseignement supérieur de pays tiers (hors Union européenne).

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BioTechAlg, naissance à l’UBO d’un laboratoire commun inédit dédié aux biotechnologies bleues

Le nouveau laboratoire public/privé BioTechAlg, voit le jour à l’UBO. Il a été inauguré le 26 octobre 2018 à l’IUEM. Ce nouveau laboratoire commun, labellisé par l’agence nationale de la recherche, est une première à l’UBO. Issu de la rencontre entre le laboratoire des sciences de l’environnement marin (LEMAR) et la société productrice de microalgues Greensea, avec le soutien de la SATT Ouest Valorisation, il a pour objectif d’identifier de nouvelles molécules issues des microalgues. Ces composés encore inconnus sont d’un intérêt stratégique majeur pour l’industrie cosmétique et agro-alimentaire : à terme, ils pourront par exemple remplacer des conservateurs chimiques posant de nombreux problèmes de santé publique.

Pour en savoir plus

 

Un nouveau dispositif expérimental à l’IUEM

DEXMES est un dispositif expérimental de quantification des matières en suspension. DEXMES est installé à l’IUEM depuis peu et est co-géré par Ifremer, le laboratoire Géosciences Rennes
de l’Observatoire des sciences de l’univers de Rennes (OSUR), le laboratoire Géosciences Océan (LGO) de l’IUEM et le Shom. Ce dispositif est ouvert à la communauté scientifique. Une manipulation du LGO est d’ailleurs prévue du 23 au 25 octobre.

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Colloque sur les lipides marins

Lipids in the Ocean 2018 est un colloque international visant à renforcer la recherche scientifique
sur les lipides marins, du niveau cellulaire jusqu’au fonctionnement des écosystèmes marins.
Il se tiendra à l’IUEM du 17 au 22 novembre 2018. Il est organisé par des scientifiques du
Laboratoire des sciences de l’environnement marin (Lemar – UBO/CNRS/IRD/Ifremer).

Pour en savoir plus

Coopération scientifique internationale : inauguration du laboratoire franco-chinois MICROBSEA

L’inauguration du Laboratoire international associé (LIA) franco-chinois de microbiologie des
grands fonds, appelé MICROBSEA, aura lieu le 28 novembre 2018 au Pôle numérique Brest-
Iroise. Celui-ci a été créé suite à 10 années de coopération scientifique entre le Laboratoire
de Microbiologie des Environnements Extrêmes (LM2E) de l’IUEM et un laboratoire chinois de
ressources biogénétiques marines basé à Xiamen.

Pour en savoir plus