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L'Europe occidentale, observatoire des phénomènes atmosphériques

Observer la variabilité des caractéristiques physiques et chimiques des eaux côtières d’Europe occidentale permet de mieux comprendre l’impact des fluctuations climatiques sur l’Atlantique Nord. Les variations des paramètres de ces milieux marins côtiers s’expliquent par des processus à "grande-échelle" et/ou à "échelle-locale" durant l‘hiver.

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Les systèmes côtiers sont des systèmes importants de l’océan mondial tant du point de vue écologique qu’économique. Étudier les variations de ces milieux complexes dont l’écosystème est très dynamique, permet de comprendre et d’anticiper les changements potentiels dans le cadre du réchauffement climatique. L’étude porte ici, sur les zones côtières du nord-ouest de l’Europe. Le plateau continental très étendu et relativement actif d’un point de vue biologique, joue un rôle majeur dans l’échange de matières et d’énergie avec le milieu océanique. Les systèmes côtiers dont la dynamique dépend fortement des marées reçoivent en hiver d’importants apports fluviaux, riches en matières nutritives. .

Le travail réalisé, consiste à déterminer la variabilité de paramètres physiques et chimiques de la rade de Brest, de Roscoff et du nord-ouest de la Manche, zones influencées par des régimes climatiques à "grande échelle" (cf. figure 1). Les mesures des paramètres physiques : température et salinité, chimiques : concentration en nutriments (nitrates, phosphate et acide silicique) et hydrologiques : précipitations et déversement des rivières, sont réalisées en rade de Brest ainsi qu'à Roscoff. Les résultats sont comparés à ceux obtenus en Manche nord-occidentale.

La collecte des données est possible grâce à 4 programmes d’observations : SOMLIT (Service d’Observation en milieu LITtoral), MAREL (Mesures Automatisées en Réseau pour l’Environnement et le Littoral), ECOFLUX  (outil de suivi de la qualité des eaux de rivières) (cf. figure 1). Les prélèvements SOMLIT et MAREL effectués à Brest caractérisent les données physiques et chimiques des eaux entre la rade de Brest et la mer d’Iroise, ceux de SOMLIT à Roscoff : les caractéristiques physiques et chimiques de la Manche occidentale et ECOFLUX celles des rivières locales.

Ainsi par des mesures in situ ou en laboratoire, transitent les informations concernant les températures, la salinité de surface et les concentrations en éléments nutritifs. Une fois l’ensemble des résultats réunis pour les deux sites bretons et le site de Grande Bretagne, il convient d’établir des comparaisons entre ces différentes zones et de comprendre l’origine des variations.

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Figure 1 : carte des zones d’études et sites de prélèvements en Bretagne et Grande-Bretagne

Quels sont les processus "grande échelle " et " échelle locale" ?

Les processus "grande échelle" sont associés aux fortes influences atmosphériques. Ils sont représentés par des indices du climat, la North Atlantic Oscillation (NAO) et l’Eastern Atlantic Pattern (EAP), et par des sous-indices : les indices de régimes de temps, NAO+ ; NAO-, l’Atlantic Ridge (AR) et  la Scandinavian Blocking pattern (BLK), (cf. figure 2). Ces processus atmosphériques impactent directement la variabilité à "échelle locale" se traduisant par des précipitations et une fluctuation des débits fluviaux.

Afin de comparer les variations des paramètres physiques et chimiques de l’Europe occidentale et les processus "grande-échelle" et "échelle locale", l’acquisition des données est faite à fréquence identique et régulière, de l’ordre de la semaine. Les indices des régimes de temps ayant une variabilité identique (semaine), il est alors possible de comparer les données acquises à celles des sous-indices et donc de comprendre l’impact de ces processus "grande-échelle".

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Figure 2 : Les différents régimes climatiques (NAO+, NAO-, BLK et AR) issus des modèles NAO et EAP

Influence des variations physiques et chimiques par les processus "grande échelle" ? "échelle locale" ? ou par les 2 ?

La circulation atmosphérique de l’Atlantique Nord est la principale composante des processus "grande échelle". Elle intervient dans les échanges entre l’atmosphère et l’océan et influence particulièrement les variations des températures de surface des eaux côtières (cf. figure 3). Les variations thermiques observées sur les sites étudiés sont corrélées aux fluctuations de la NAO et des régimes de temps correspondants. Le phénomène météorologique, observé à échelle locale,impacte directement le débit des rivières avoisinantes. Ainsi la salinité des eaux de surface fluctue par le déversement des rivières dans les eaux côtières marines. De plus, la nature et la composition des bassins versants pourraient avoir une action sur les concentrations en nutriments déversés dans les eaux côtières. Ainsi les fortes précipitations enregistrées pendant l’hiver 2001 ont eu un impact sur le débit des fleuves : Aulne et Elorn (Q > 14m3.S-1) et sur la salinité des eaux côtières de la rade de Brest  (SSS ~32,5 pss).

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 Figure 3 : Variations des températures (SST), de la salinité (SSS) et du déversement des rivières (Q) aux points de prélèvements, au cours des années 1999 - 2013 (sites: rade de Brest et Roscoff).

Cette étude a mis en évidence qu'en Europe occidentale, en période hivernale, les variations des paramètres physiques et chimiques des eaux côtières sont influencées par des processus locaux : les précipitations et le déversement des rivières, eux-mêmes couplés à la circulation atmosphérique issue de l’Atlantique Nord, phénomène majeur des processus "grande échelle".

Médiation scientifique

Assurée par Nina Delebecque, doctorante à l'École Doctorale des Sciences de la Mer (EDSM - Université de Bretagne occidentale), en 2ème année de thèse au Laboratoire des sciences de l’Environnement MARin (LEMAR – UMR 6539). Thèse réalisée grâce à un co-financement de la région (ARED-LABEX) et de l’Université de Bretagne Occidentale (UBO).

A partir de :

L'article original

P. Tréguer, E. Goberville, N. Barrier, S. L. Helguen, P. Morin, Y. Bozec, P. Rimmelin Maury, M. Czamanski, E. Grossteffan, T. Cariou, M. Répécaud, and L. Quéméner, “Large and local-scale influences on physical and chemical characteristics of coastal waters of Western Europe during winter,” J. Mar. Syst., vol. 139, pp. 79–90, 2014. doi:10.1016/j.jmarsys.2014.05.019

Les auteurs

Ce travail résulte d’une collaboration entre plusieurs chercheurs provenant de différents laboratoires de Brest (LEMAR, OSU, LPO et REM/RDT/DCM ), de Roscoff (OSU SBR de l’UPMC) et de Lille (LOG, Université de Lille 1).  L’ensemble des données SOMLIT, MAREL et ECOFLUX sont accessibles : http://www-iuem.univ-brest.fr/observatoire/observation-cotiere/parametres-physico-chimiques .

La revue

Edité par Elsevier, "Journal of Marine Systems" permet des échanges pluridisciplinaires (physiques, chimiques, biologiques et géologiques) entre les océanographes à propos de l’étude des systèmes marins.

Contacts

Auteurs : consulter l'annuaire de l'IUEM
Bibliothèque La Pérouse : Suivi éditorial, rédaction, corrections et mise en page : Fanny Barbier

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