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Proposition de sujet de thèse

Bilan des éléments biogéniques de la zone côtière du Golfe du Lion et transferts associés vers le large

Résumé :
Les zones côtières à l'interface entre continent et océan sont des milieux vulnérables car soumis à une pression anthropique grandissante (augmentation de la population vivant dans la bande côtière, utilisation des fertilisants et pesticides par l'agriculture, construction de barrages entraînant des modifications importantes des espèces dissoutes et particulaires apportées au milieu marin, apports atmosphériques liés à l'urbanisation et à la circulation automobile). Par ailleurs le milieu côtier possède des écosystèmes très productifs maintenus par les apports nutritifs continentaux. Ces apports nutritifs permettent la production de plancton qui alimente ensuite la chaîne alimentaire et en particulier la production des ressources de pêche. Les zones côtières constituent ainsi des sources de nutriments, de matière organique, de polluants pour les écosystèmes du large, sources dont l'ampleur est mal connue.
L'objectif du projet est de réaliser un bilan complet des éléments biogéniques (carbone, silice, azote et phosphore) dans la zone côtière du Golfe du Lion soumise à des apports continentaux par voie fluviale et atmosphérique, d'en évaluer les transformations biogéochimiques et finalement les transferts vers l'océan profond.

Ce projet reposera sur de la modélisation couplant hydrodynamique, biogéochimie et transport sédimentaire menée en étroite collaboration avec des programmes d'observation intégrés au programme MISTRALS (Chantier Méditerranée) qui constitue une priorité du CNRS/INSU.

L'équipe d'océanographie côtière du Laboratoire d'Aérologie possède une solide compétence en modélisation sur la zone. De nombreux travaux ont été réalisés sur la modélisation des circulations océaniques côtières (Estournel et al., 2003, Ulses et al., 2005), sur la modélisation biogéochimique des écosystèmes marins influencés par le Rhône (Auger et al., 2010), sur le transport sédimentaire associé aux tempêtes et aux écoulements d'eau dense formée à la côte sous l'effet des vents froids hivernaux et « cascadant » sous l'effet de la gravité dans les canyons sous marins vers les grandes profondeurs (Ulses et al., 2008a, b, c).

Figure : (a) Bathymetrie et topographie du Golfe du Lion avec les rivières (en bleu), et dépôts sédimentaires (vert, marron, adapté de Got et Aloisi, 1990). Vents prédominants sont superposés. (b) Courant moyen annuel simulé pour 2004 (modèle Symphonie). Extrait de Durrieu de Madron et al. 2008.

La thèse devra permettre différentes avancées particulièrement innovantes :

• l'intégration dans le modèle d'un module de CO2 qui permettra de prendre en compte les échanges du CO2 anthropique entre l'atmosphère et l'océan et de représenter l'acidification qui en résulte,
• la prise en compte des dépôts de nutriments et matière organique atmosphériques dans la modélisation biogéochimique
• l'interaction entre les forts courants associés aux plongées d'eau dense et les écosystèmes marins (apport de matière organique particulaire et dissoute remise en suspension et relarguée avec les eaux intersticielles sur la trajectoire de la veine d'eau dense)

Des développements seront tout d'abord nécessaires dans les modèles. Le module de CO2 sera intégré en collaboration avec des partenaires spécialistes de la thématique.
L'exploitation scientifique du modèle sera réalisée en étroite synergie avec des programmes expérimentaux:
l'expérience CASCADE réalisée en mars 2011 et à laquelle le LA est étroitement associé permettra pour la première fois de produire un jeu de données cohérent et intégré sur les différents aspects qui seront modélisés (suivi d'une cascade d'eau dense, dynamique de l'eau dense et dispersion, développements phytoplanctoniques et zooplanctoniques concomitants, érosion du sédiment et relargage d'éléments dissous, dégradation de la matière organique, déposition du matériel particulaire...
un programme transverse de l'Observatoire Midi-Pyrénées (responsabilité C. Jeandel - LEGOS) qui a pour but d'étudier dans le Golfe du Lion la transformation des décharges sédimentaires des fleuves et l'érosion en milieu littoral induisant la libération d'éléments chimiques naturels et de contaminants.

Projets associés:
Projet européen HERMIONE
Programme MERMEX
RTRA CLION (soumis)

Responsables de thèse :
Caroline Ulses, Phys. Adj.
Claude Estournel, DR2 CNRS

Laboratoire dans lequel se déroulera la thèse :
LA UMR5560

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