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Damien Desbruyères, Chercheur Ifremer en océanographie physique au LOPS : Médaillé de bronze CNRS 2024

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Que faisais-tu avant de venir à l’IUEM ?

J’ai un parcours purement universitaire. J’ai commencé mon parcours scientifique en étudiant la physique à l’UBO. Ensuite, je me suis orienté vers un master en physique de l’océan et de l’atmosphère. Pour la première année de cette formation, je suis parti au National Oceanography Centre (NOC) à l’université de Southampton. Ce cursus était très différent de celui proposé à Brest. J’ai pu faire de l’océanographie multidisciplinaire ; je me suis tout de même spécialisé en physique mais j’ai aussi étudié la biologie, la chimie et la géologie, ce qui m’a permis de commencer mon master avec une vue d’ensemble des sciences marines. Cette expérience à l’étranger m’a offert la possibilité de découvrir ce qui se faisait ailleurs, avec cette couleur pluridisciplinaire dans un institut très dynamique. Je suis ensuite revenu à Brest pour mon M2 et mon doctorat.

J’ai fait ma thèse à l’Ifremer (Laboratoire de Physique des Océans, à l’époque) avec Virginie Thierry et Hervé Mercier. Elle s’inscrivait dans le cadre du projet OVIDE qui comporte notamment la réalisation d’une campagne à la mer tous les 2 ans (j’y ai participé en 2010 et en 2021). J’ai étudié pendant ma thèse la variabilité de la circulation à très grande échelle dans l’océan Atlantique Nord au cours des 50 dernières années. Pour cela, j’ai principalement utilisé des modèles numériques dits « réalistes » qui permettent d’avoir une reproduction tri-dimensionnelle de la circulation océanique et d’analyser les mécanismes qui dominent la variabilité simulée.

Mon travail reposait plus particulièrement sur l’AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation), un système de courants océaniques qui joue un rôle fondamental dans la redistribution de la chaleur dans l’océan, des tropiques vers les pôles. Elle est souvent schématisée (un peu trompeusement) sous la forme d’un grand tapis roulant qui transporte des eaux chaudes en surface vers le nord et des eaux froides en profondeur vers le sud. Son ralentissement, prédit par de nombreux modèles, aurait des conséquences très importantes pour le climat.

Après ma thèse, j’ai fait 4 ans de post doc à Southampton. Je me suis intéressé aux grandes tendances en température de l’océan global entre la surface et les abysses, en utilisant les données des flotteurs et des données issues des campagnes en mer. Ces études sur le réchauffement océanique global et sa distribution par bassins et par couches de profondeur m’ont ouvert beaucoup de portes et notamment celle de l’Ifremer que j’ai intégré en 2017. Un poste de dynamicien des océans profonds était à pourvoir et cela correspondait à ce que je faisais depuis quelques années.

Pourquoi as-tu choisi l’IUEM ?

Je connaissais déjà bien le milieu et ma première expérience m’avait plu. J’ai candidaté sur ce poste parce que le LOPS est un laboratoire qui me permettait de continuer à faire la science que j’aime. L’IUEM est aussi réputé pour les observations hauturières et l’étude de la dynamique et de la variabilité de l’océan Atlantique Nord. Plus généralement, le haut niveau international de la science marine produite (et enseignée) a l’IUEM, ainsi que la pluridisciplinarité que l’on y trouve sont très motivants et enrichissants. Enfin, trouver un boulot de chercheur à la maison était aussi une chance pour moi. Je suis Brestois et l’idée de revenir « chez moi » me plaisait bien.

Que fais-tu à l’IUEM ?

Je suis dans l’équipe Océan et Climat du LOPS. Mes activités sont axées sur l’étude de la dynamique plutôt grande échelle en Atlantique nord et son impact sur l’évolution des températures. J’étudie cette dynamique en combinant diverses sources d’observations (e.g. Argo, les satellites, les données hydrographiques issues des campagnes) et des modèles numériques de manière plus ponctuelle. Par ailleurs, je contribue au développement de la composante Argo Profond au sein du LOPS. Nous menons également des expériences plus ciblées pour comprendre les processus dynamiques à l’œuvre dans des zones clés de l’océan Atlantique nord. Depuis 2 ans, je porte le projet ANR « Jeune Chercheur » CROSSROAD et je participe au projet Horizon-Europe EPOC qui visent tous deux une meilleure compréhension du fonctionnement de l’AMOC et de sa connectivité entre bassins subpolaires et subtropicaux. Nous avons déployé en septembre dernier des mouillages dans la zone de Terre-Neuve pour mesurer sur deux années le transport profond d’eau froide qui connecte (supposément) ces bassins. Nous prévoyons d’effectuer d’autres observations à hautes résolution spatiale pour comprendre comment les masses d’eau se mélangent entre elles dans cette région si particulière. Ces projets et ces campagnes vont générer une petite équipe autour de moi avec le recrutement d’un doctorant et d’un post doc. C’est très motivant.

De plus, je suis membre de la commission nationale de la flotte hauturière qui évalue les demandes de campagnes hauturières en mer. C’est très enrichissant car on y étudie des dossiers de disciplines variées (océanographie, biologie, géosciences…), tout en cherchant les meilleures solutions pour optimiser le déroulement des campagnes. Enfin, j’essaye de faire un peu de médiation scientifique, en participant notamment au programme « Adopt a float » avec les scolaires de la maternelle au lycée. L’idée est d’accompagner une classe dans l’adoption d’un flotteur Argo qu’ils peuvent suivre grâce à différents outils et d’intervenir auprès des élèves pour parler d’Argo, de science, de climat… Ce programme a beaucoup de succès, et je l’apprécie vraiment. On est toujours agréablement surpris de la façon dont les enfants comprennent l’océan et la thématique « climat ».

As-tu des anecdotes professionnelles à nous raconter ?

On m’a remis le prix Christian Le Provost à l’Académie des sciences en novembre dernier mais j’ai malencontreusement fait tomber la médaille qui a dégringolé sur le tapis de velours rouge devant tous les académiciens et le public. Une gêne qui s’est heureusement dissipée quand d’autres lauréats ont été victimes du même accident !

Quel est ton plus beau souvenir de boulot ?

Lors d’une campagne hydrographique GO-SHIP quand j’étais en post-doc, nous nous sommes rendus dans le passage de Drake qui sépare le Cap Horn et la péninsule Antarctique. La particularité de cette campagne est que le bateau anglais a également pour fonction de ravitailler les bases sur le continent Antarctique. Cela nous a donc permis de visiter plusieurs petites bases isolées et poser le pied à terre pendant quelques jours sur la base de Rothera qui se situe sur la pointe de la péninsule. Les paysages à couper le souffle et l’ambiance rencontrée m’ont beaucoup marqué. Nous avons eu l’occasion de passer un nouvel an mémorable là-bas (même des concerts !). Super souvenir.

Quels sont tes centres d’intérêt ? 

J’aime la nature, je suis un amateur de trail et j’adore courir sur les sentiers bretons. La musique occupe également une grande partie de ma vie : j’aime en écouter, aller à des concerts, et en jouer quand je trouve le temps ! Et puis, passer du temps en famille et entre amis, bien sûr.

As-tu une devise ? 

Pas vraiment ! J’aime bien ce bout de citation d’Albert Einstein : « L’imagination est plus importante que la connaissance, car la connaissance est limitée tandis que l’imagination englobe le monde entier ».

Voici un autre portrait de Damien sur le site de l’Ifremer

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LOPS

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Damien Desbruyères / LOPS

 

 

 

 

 

 

 

APERO : Une campagne sous canicule

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Objectifs de la campagne

APERO s’est déroulée sur le Pourquoi Pas ? et le Thalassa du 3 juin au 15 Juillet 2023 dans l’Atlantique Nord Est, au Sud-Ouest de l’Irlande (65 embarquants au total). Le projet a pour objectif de mieux comprendre les processus qui contraignent l’export de carbone et son stockage dans l’océan profond (Pompe Biologique de Carbone), ceci aux petites échelles frontales et tourbillonnaires. Ce projet entre dans le cadre international d’un programme soutenu par l’ONU (Décennie des Océans), JETZON (Joint Exploration of the Twilight Zone Ocean Network)). Bien que relativement ancien, le questionnement scientifique (devenir du carbone dans la colonne d’eau) n’a jamais été réellement abordé d’une manière approfondie avant les années 2010. En effet, ce n’est que tout récemment que les moyens d’observation permettent d’échantillonner cette zone obscure (twilight zone) de l’océan. Au-delà de l’apparition de plateformes autonomes (flotteurs Argo, gliders), le développement de nouveaux capteurs optiques, acoustiques, en imagerie, souvent miniaturisés, d’une instrumentation toujours plus ciblée, ainsi que le coût de plus en plus abordable de la biologie moléculaire, ouvrent de nouvelles voies dans la description et la compréhension du cycle du carbone océanique et du fonctionnement de l’écosystème méso pélagique (200-1000m).

Et après ?

S’appuyant sur une collaboration internationale importante (USA, GB, Allemagne, Australie, Espagne), élaborée sur la base d’une interdisciplinarité incontournable (de la physique à l’échelle des fronts à la biologie moléculaire, en passant par la biogéochimie, la physiologie, l’écologie), un des legs principaux d’APERO sera l’existence d’une base de données complète et cohérente, d’une richesse exceptionnelle. En synergie étroite avec les campagnes américaines et anglaises sur la même thématique, dans des régimes océaniques différents, un autre apport du programme devrait être concrétisé à terme par une amélioration des modèles de climat, type GIEC, avec une représentation plus précise de la biodégradation du carbone exporté vers l’océan profond (processus qui régule les échelles de temps de stockage du carbone par l’océan).

Bonne pêche avec le chalut THA !! Un myctophidé

Trajectoire modifiée en raison des fortes chaleurs

À noter que le changement climatique a eu un impact très profond, non anticipé, sur la campagne. Alors que l’Atlantique Nord Est est une région peu impactée par les vagues de chaleur, il s’est avéré que, pour la première fois, une vague de chaleur marine s’est déroulée juste au moment de la campagne (température de la surface de l’océan supérieure de 3°C par rapport à la moyenne climatique – 6°C pour l’atmosphère). La date de la campagne avait été choisie pour se retrouver au moment de l’export maximal de carbone vers l’océan profond (après la floraison/bloom printanier). De fait, ces conditions exceptionnelles ont induit une stratification de l’océan nettement supérieure à ce que l’on pouvait attendre, ce qui fait que nous nous trouvions en plein milieu d’un désert. Par l’intermédiaire d’analyses de données satellitaires, effectuées en temps réel à terre, les navires ont été « déportés » plus au nord, où l’activité biologique semblait encore être importante. Ceci a permis entre autres aux navigants de vivre deux tempêtes intenses de 3/4 jours, ce qui n’a pas simplifié la vie sur les navires, ni la stratégie d’échantillonnage. Ceci dit, toutes les mesures prévues ont bien été faites in fine (à cet égard, les marins de la flotte doivent sincèrement être remerciés, leur implication ayant été totale). Le contexte spécifique de la campagne demandera certainement une interprétation globale des données plus ouverte, et certainement tout autant, sinon plus, intéressante.

Anomalie de température au 22 Juin 2023 (base : 1971-2000). Carré jaune : zone APERO

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Simon Rondeau

Université du Maine

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Laurent Memery / CNRS

Participation du LOPS à #CNRSInsolite

Le vendredi 2 octobre 2020, le LOPS a participé à une opération mise en place au niveau national par le CNRS dans le cadre de la fête de la science : #CNRSInsolite. Le principe consistait à réaliser un questionnaire sur les thématiques du laboratoire destiné au grand public. 10 personnes étaient ensuite sélectionnées parmi celles ayant bien répondu à l’enquête et étaient invitées à venir visiter l’unité de recherche pendant 3 heures à une date déterminée. La thématique retenue par Pascale Lherminier qui a organisé et animé la visite était « Observer l’océan : le défi de la la prochaine décennie ».

7 personnes, pour la plupart passionnées de sciences, étaient au rendez-vous.

Après une présentation du laboratoire et de ses 4 thématiques de recherche, Pascale a proposé une manip sur la circulation thermohaline (système chauffant, colorants et glaçons) qui montre que tout ce qui est refroidi va au fonds et permet d’expliquer la circulation océanique mondiale. C’est l’océan qui assure la répartition de la chaleur sur la Terre.

Le premier objet mystère était une bouteille Niskin. Elle est utilisée pour faire des prélèvements d’eau dont les données sont exploitées pendant deux ans. Il s’agit d’un cylindre, ouvert aux deux extrémités et muni de systèmes de fermeture, qui est descendu à la profondeur désirée et fermé par un moteur de rosette contrôlé à distance.

Thierry Reynaud a ensuite évoqué la salinité. Il a précisé que la quantité de sel dans l’eau de mer est en moyenne de 34 à 35 g/l et est principalement constituée de chlore et de sodium. L’eau est moins salée près des pôles et s’allège quand la salinité diminue. il a aussi cité les instruments installés sur des bateaux, tels que des voiliers, notamment pour le Vendée globe.

Puis Jade Burdallet a proposé une manip à base de lait, de colorants et de liquide vaisselle pour illustrer la turbulence océanique.

Elle a aussi suggéré la fabrication d’un ludion pour illustrer le principe d’Archimède : c’est le poids relatif de l’objet dans l’eau qui détermine sa flottabilité. Le ludion était construit avec une paille, du scotch, des trombones et une bouteille d’eau très remplie. Un ludion est une figurine creuse, ouverte à sa partie inférieure et lestée de façon à couler ou à émerger dans un liquide où elle est plongée lorsque la pression à la surface libre du liquide varie. Les variations de pression sont généralement produites en appuyant sur une membrane fermant le récipient.

Le 2ème objet mystère était un flotteur Argo qui mesure la salinité, la température et l’oxygène. Il y en a 4000 dans l’océan, environ tous les 200 kms. Une application sur téléphone permet même de suivre un flotteur.

Ensuite était proposée une manip sur les sons pour savoir comment communiquer dans l’océan. Seules les ondes acoustiques se propagent loin dans l’océan.

Le dernier objet mystère était l’ADCP (Acoustic doppler current profiler) que l’on trouve sous les mouillages, les bateaux, sur les rosettes… Un profileur de courant par effet Doppler est similaire à un sonar ; il est utilisé pour mesurer les vitesses du courant d’eau sur une plage de profondeur en utilisant l’effet Doppler d’ondes sonores réfléchies par les particules de la colonne d’eau.

Ensuite, une discussion à bâtons rompus a eu lieu entre les participants et Pascale Lherminier.

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Cécile Nassalang / CNRS

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Pascale Lherminier / Ifremer

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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