Projet de recherche A4/DD/B11 (Action de recherche A4)
Outre la description du projet ci-dessous, il inclut également les missions de recherche suivantes:
- Production nouvelle et exportée, Dr. F. Dehairs (VUB - A4/03/B11)
- Etude et modélisation du système planctonique, Dr. Ch. Lancelot (ULB -
A4/11/B12)
- Géochimie de la barytine, Dr. L. André (MRAC - A4/37/B13)
- Echanges air/mer, Dr. M. Frankignoulle (ULG - A4/12/B14)
- Modélisation 1D de la glace de mer et la colonne d'eau, Dr. E.
Deleersnijder (UCL - A4/10/B15)
THEME
Cette recherche s'attache à déterminer le rôle - source ou puits de CO2 - de l'Océan Austral à l'échelle régionale et saisonnière en mettant en oeuvre une approche multidisciplinaire intégrée qui combine mesures in situ, études de processus en conditions contrôlées de laboratoire et calcul numérique. Elle aborde l'ensemble des processus qui régissent le cycle du carbone dans l'Océan Austral, depuis les échanges de CO2 à l'interface air/mer, jusqu'à l'accumulation de carbone au fond de l'océan. Elle se fonde sur une approche scientifique mécanistique qui vise à améliorer la compréhension des processus de production et de minéralisation de biomasse carbonée dans les eaux de surface ainsi que d'exportation vers l'océan profond. En particulier, les rôles de la lumière et de la disponibilité en nutriments (majeurs et mineurs) dans la détermination de la communauté phytoplanctonique dominante, et donc de la dynamique de la chaîne alimentaire associée et de l'exportation de carbone, seront étudiés dans des régions dominées par différentes communautés phytoplanctoniques, à savoir les diatomées, les colonies de Phaeocystis et le nanophytoplancton. Le rôle des agrégats comme convoyeurs de carbone, depuis la surface vers les eaux profondes et les sédiments, sera étudié en accordant une attention toute particulière aux processus suivants: la minéralisation bactérienne de ses agrégats, la production et le devenir du traceur barytine. L'utilisation de la barytine comme traceur du flux de carbone exporté sera évaluée afin d'améliorer les fonctions de transfert existantes. Les connaissances acquises seront alors intégrées dans un modèle 1D physique et biogéochimique capable de simuler le cycle du carbone ainsi que des éléments biogéniques associés (N, Si, Fe, Mn, Ba) dans l'ensemble de la colonne d'eau de l'Océan Austral au cours d'un cycle saisonnier. En dernier ressort, cette étude contribuera à établir un modèle diagnostique et prédictif qui sera utilisé pour évaluer le rôle de l'Océan Austral dans une perspective globale.
OBJECTIFS
Cette étude intégrée a pour objectif général de déterminer le rôle de l'Océan Austral - source ou puits de CO2 - à l'échelle saisonnière et régionale. Elle vise plus spécifiquement à apporter une réponse aux questions suivantes:
1- Quelles sont les régions sources et puits du CO2 dans le système Océan Austral, et quel est le flux net de CO2 entre l'océan et l'atmosphère?
2- Quels sont les mécanismes biologiques et physico-chimiques contrôlant la distribution du pCO2?
3- Quels sont les mécanismes régissant la production et la minéralisation de carbone organique dans les eaux de surface?
4- Par quels mécanismes la lumière, les nutriments inorganiques (nitrate, ammonium, silice) et les éléments en trace (Fe, Mn) contrôlent la photosynthèse et la croissance des trois composants-clefs du phytoplancton de l'Océan Austral (diatomées, Phaeocystis, nanophytoplancton)?
5- Quels sont les mécanismes qui déterminent le devenir du carbone organique dans les eaux de surface et en particulier les facteurs contrôlant la formation d'agrégats dérivés du phytoplancton et leur minéralisation par les microorganismes qui s'y attachent?
6- Quels sont les mécanismes de transformation du carbone organique durant son transfert de la surface au sédiment, en particulier ceux impliqués dans la dégradation et la minéralisation des agrégats dans les premiers 500 mètres de la colonne d'eau?
7- Dans quelle mesure des traceurs géochimiques tels que la Ba-barytine sont-ils des "proxies" valables de la production d'exportation?
8- Dans quelle mesure le modèle mécanistique CLIO-1D - SWAMCO dont le code numérique résulte des acquis du projet permet l'évaluation du rôle - puits ou source de CO2 - de l'Océan Austral à l'échelle saisonnière et régionale?
