Dynamique du phytoplancton dans le système de la Baie d’Hudson PDF Download

Author: Lucas Barbedo de Freitas
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« Dans l’océan Arctique et les mers sub-Arctiques, le réchauffement et les pertes de glace de mer constituent des changements climatiques marquants de cette nouvelle Ère que l’on nomme désormais l’Anthropocène. Ces changements spectaculaires imposent un ajustement de la dynamique du phytoplancton, ce qui affecte l’ensemble du réseau trophique marin, la fonctionnalité des écosystèmes et la pompe à carbone. Dans le système de la baie d’Hudson, la plus grande mer intérieure du monde, la perte de glace de mer est deux fois plus importante que celle observée dans l’océan Arctique, et les taux de réchauffement atmosphérique sont plus rapides que ceux enregistrés à la fin de la dernière période glaciaire, il y a environ 12 000 à 11 000 ans. La radiométrie satellitaire de la couleur de l’océan (OCR) est l’outil le plus approprié pour l’observation systématique du phytoplancton, en particulier dans les environnements difficiles d’accès et les mers infestées de glace. Cependant, les communautés d’algues adaptées à une faible luminosité solaire, la persistance d’un maximum de chlorophylle en profondeur et la production sous la glace remettent en question les algorithmes de couleur de l’océan. Le drainage continental des constituants terrigènes optiquement actifs et les doubles efflorescences (c’est-à-dire les efflorescences dans la zone marginale de glace de mer et d’automne) renforcent la complexité bio-optique. Les interactions entre le climat, les processus océanographiques, les propriétés bio-optiques et la dynamique du phytoplancton restent un sujet ouvert. Dans le chapitre 1, deux décennies d’observations par satellite ont révélé comment les téléconnexions planétaires influent sur l’équilibre entre les efflorescences sous la glace, les algues de la banquise et les efflorescences dans les zones de glace marginale. Dans le chapitre 2, en utilisant en parallèle les données issues de modèles couplés océan-atmosphère-glace de mer, de réanalyses climatiques, d’observations de la Terre par satellite (OCR), nous avons étudié le contrôle des processus atmosphériques et océaniques sur les efflorescences automnales. Dans le chapitre 3, nous avons présenté une analyse de sensibilité de la production primaire nette de phytoplancton (NPP) dérivée du satellite aux paramétrisations et aux processus océanographiques dans l’est de l’Arctique canadien. Les principales contributions de cette thèse à la dynamique du phytoplancton des mers polaires du Nord sont les suivantes : i.) l’efflorescence de phytoplancton dans la zone marginale de glace, c’est-à-dire le pic de [Chla] trouvé immédiatement après le retrait de la glace de mer, présente une variabilité spatiale et interannuelle substantielle. Cependant, en règle générale, un retrait précoce de la glace de mer entraîne une intensification de l’efflorescence de la lisière de la glace, car le phytoplancton sous la banquise a moins de temps pour épuiser l’inventaire des nutriments de la couche supérieure de la colonne d’eau ; ii.) dans la polynie de Kivalik, dans le nord-ouest de la baie d’Hudson, une zone de forte production primaire et d’agrégation de la faune marine, la corrélation entre les indices climatiques de l’oscillation nord-atlantique, de l’oscillation arctique (NAO/AO) et de la concentration de chlorophylle-a indique que l’efflorescence répond à la circulation atmosphérique à grande échelle dans l’hémisphère nord. Comme le vortex polaire est fort pendant les phases positives de NAO/AO, la force des vents d’ouest favorise la dynamique de la polynie, la production/exportation de glace de mer, le rejet de saumure et la reconstitution des nutriments. Par conséquent, le climat hivernal préconditionne la couche supérieure de la colonne d’eau pour le développement ultérieur des efflorescences à la lisière des glaces. Dans le contexte d’un déclin de la NAO/AO, la polynie de Kivaliki devrait subir une diminution de sa productivité avec des conséquences sur l’ensemble de la HBS ; iii.) le mélange convectif, forcé principalement par le refroidissement atmosphérique et dans une moindre mesure par la turbulence dueau vent, étend la couche mélangée, ventile la pycnocline et érode probablement la nitracline, ce qui déclenche les efflorescences de phytoplancton tôt à l’automne. La variabilité saisonnière de l’état de photo-acclimatation estimé par satellite OCR et du carbone phytoplanctonique (c’est-à-dire le rapport carbone-chlorophylle) suggère que ces efflorescences automnales sont productives en terme de fixation du carbone organique; et iv.) Le réglage régional des modèles de production primaire et la modélisation des adaptations photo-physiologiques du phytoplancton sont essentiels pour améliorer l’évaluation satellitaire de la NPP. La production d’algues peut renforcer la pompe à carbone et atténuer le réchauffement de l’Arctique en éliminant les gaz à effet de serre (dioxyde de carbone). Toutefois, la capacité biochimique des mers arctiques et subarctiques à assimiler la forte teneur en matières organiques déversées par les rivières et produites in situ par les efflorescences de phytoplancton dans ce scénario arctique en évolution rapide reste un sujet ouvert. »--