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Avis de soutenance de thèse en océanographie physique par Moussa Omar Youssouf

Cette thèse intitulée "Etude de l'habitat epipélagique du Golfe de Tadjourah (République de Djibouti) : structures de variabilité spatio-temporelle et les processus qui les gouvernent" sera soutenue à 14h le mercredi 23 mars 2016 en salle A215 à l'IUEM.

Le Golfe de Tadjourah est une mer épicontinentale bordée par la République de Djibouti. Il est ouvert à l’est sur le Golfe d’Aden, là où les eaux de la Mer Rouge se mélangent à celles de l’Océan Indien. A l’ouest, il est limité par la région volcanique extrêmement chaude de la dépression Afar. Son espace maritime de 4500 km² est exploité par la pêche artisanale. Cependant, du fait de son isolement, cette zone reste très peu étudiée. Les caractéristiques de l’environnement marin, les échelles de variabilité et les mécanismes qui les régissent demeurent mal compris. Aujourd’hui, avec la diminution de certains stocks pêchés et le réchauffement global attendu, ces connaissances s’avèrent cruciales. Le but de cette thèse est d’étudier les structures de variabilité de l’habitat marin et les processus qui les gouvernent dans le Golfe de Tadjourah. Nous nous sommes d’abord concentrés sur la variabilité de la surface de la mer à travers deux descripteurs : la température de la surface de la mer (SST) et la concentration de la chlorophylle a (CHL-a). Par l’analyse spectrale singulière (SSA), nous avons isolé, pour chaque paramètre, les principaux modes de la variabilité temporelle. Celle-ci est essentiellement représentée par les cycles annuels et semi-annuels. Le cycle annuel de la SST représente 74.3% de la variance et traduit l’alternance des eaux chaudes (avril-octobre) et des eaux froides (novembre-mars). Le cycle semi-annuel (14.6 % de la variance) montre la baisse de la SST en juillet.

De façon analogue, le signal annuel de la CHL-a (29.6% de la variance) présente un pic de forte amplitude durant l’été. Le signal semi-annuel (19% de la variance) indique, en plus du premier pic de l’été, un second pic en février-mars. En outre, l’analyse par la fonction empirique orthogonale (EOF) a révélé que le réchauffement d’été ou le refroidissement d’hiver affecte l’ensemble du golfe (EOF 1 : 93 % de la variance).

Pour la CHL-a, l’EOF 1 (52%) révèle que l’enrichissement d’été (premier pic) ne concerne que les eaux du large et que celui d’hiver (second pic) se limite au plateau continental. Pour les deux paramètres, l’EOF 2 indique des gradients est-ouest durant l’hiver et qui s’inversent en été. Or, l’analyse de la covariance temporelle de la SST et de la CHL-a avec les paramètres atmosphériques montre une forte corrélation durant l’hiver mais très faible durant l’été. Enfin, l’analyse de la tendance sur une période de 10 ans (2000-2009) a révélé une baisse significative de 0.02°C/an pour la SST et une hausse de 0.015 mg/m3/an pour la CHL-a

Dans la seconde partie, nous avons étudié la structure verticale de la colonne d’eau (0-200 m). L’analyse des profils verticaux de la température a d’abord montré que la couche superficielle est stratifiée durant les mois de juillet-août. Elle se compose d’une couche de mélange (CM) d’épaisseur variant de 20 à 30 m, suivie d’une thermocline (TH) entre 30 m et 60 m. Sous cette thermocline, la température décroît légèrement jusqu’à 100m puis s’inverse entre 100 et 150 m. Les profils de la salinité et de la chlorophylle a révèlent des maximums dans la zone de la TH et sous la CM. La comparaison avec les résultats de deux autres campagnes menées en septembre 2013 et en février 2014 montre que ces structures persistent en septembre. La CM et la TH ainsi que le maximum profond de la chlorophylle (MPC) s’approfondissent légèrement. En février, la CM devient plus épaisse (120 m), la TH et le MPC s’atténuent et disparaissent dans les eaux profondes plus froides.

Dans l’ensemble, ces résultats montrent que l’habitat épipélagique du Golfe de Tadjourah subit d’importantes variations saisonnières. Les flux air-mer et les flux de chaleur par les transports, tous deux, modulés par les vents de moussons expliquent cette forte variabilité. Durant l’été, les vents du sud-ouest déplacent les eaux de surface vers l’est (divergence). Ce déplacement d’eau est compensé par l’entrée des eaux intermédiaires sous forme d’un sous-courant portant vers l’ouest et qui contient la TH qui se rapproche de la surface à l’ouest et au sud-est du golfe. La double-diffusion par salt fingering semble induire le mélange vertical de sel. Durant l’hiver, les vents du nord-est emmènent les eaux froides du Golfe d’Aden vers le Golfe de Tadjourah  (convergence). Le mélange convectif profond provoque l’approfondissement de la CM. Durant les périodes d’intermousson (avril et septembre), les vents cessent et la couche superficielle stocke de la chaleur. Celle-ci est restituée à l’atmosphère essentiellement sous forme des flux latent et sensible durant l’hiver.

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(C) Pascale Lherminier / Ifremer