PEACETIME: ProcEss studies at the Air-sEa Interface after dust deposition in the MEditerranean sea

 

Le projet PEACETIME a pour but d’étudier les processus à l’interface air-mer en Méditerranée, région du monde où les apports atmosphériques jouent un rôle clé comme source de nutriments pour la biosphère marine. Cette campagne répond aux besoins qu’ont les scientifiques de mieux comprendre comment les dépôts atmosphériques modifient le fonctionnement de l'écosystème pélagique aujourd'hui et dans le futur afin de prédire plus précisément le rôle des changements climatiques sur la biodiversité en Méditerranée.

La campagne en mer au cœur de ce projet a eu lieu du 10 mai au 11 juin 2017 à bord du navire océanographique « Pourquoi Pas ? » et a rassemblé – pour la première fois - une équipe internationale et pluridisciplinaire de 40 scientifiques réunissant biogéochimistes marins, dynamiciens des océans et aussi physiciens et chimistes de l’atmosphère.

Le principal défi de cette campagne était la captation et l’étude la plus exhaustive possible (des grandes profondeurs -3400 m à la troposphère libre) d’un évènement de dépôts atmosphériques de poussières Sahariennes en Méditerranée centrale et occidentale. Dans le but d’optimiser la probabilité d’étudier un tel événement de dépôt Saharien, le trajet initial a été pensé de façon à naviguer dans la zone où la probabilité de rencontrer ce type d’évènement est la plus forte. Grâce à un travail quotidien de prévisions combinant en temps réel données satellites, modèles météorologiques et de chimie transport, le bateau a été détourné de son trajet initial pour se rendre dans la zone des îles Baléares où un évènement de dépôt était attendu. Cette stratégie a été payante puisque le bateau est arrivé assez tôt en station (FAST Action) pour estimer l’état de la zone avant le dépôt (3-4 juin), prélever l’évènement de dépôt Saharien (4-5 juin) puis suivre  son impact sur la colonne d’eau et sa rétroaction sur l’atmosphère (5-6 juin).

Une caractéristique originale de PEACETIME était aussi d’avoir embarqué 8 « réacteurs climatiques »  : ces dispositifs expérimentaux reproduisent à petite échelle les échanges air-mer dans des conditions environnementales actuelles et futures. Trois expériences ont été menées avec succès dans ces réacteurs sur chacune des stations longues. Dans chaque cas, les réacteurs étaient remplis avec de l’eau de surface collectée in-situ  et 2 réacteurs étaient ajustés aux conditions de pH et de température futures de la Méditerranée (+3° et -0.3 pH dans 100 ans). Tous les réacteurs étaient ensuite ensemencés avec des analogues de poussières Sahariennes afin d’étudier l’effet de ces apports sur les concentrations en nutriments, la réponse biologique, les flux radiatifs à l’interface, ainsi que l’export de carbone.

Les 2750 miles parcourus au cours de la campagne ont permis de suivre en continu les échanges air-mer sur différentes écorégions. Pour cela, un échantillonnage des masses d’air a été réalisé tout au long de la campagne par l’équipe du LISA  grâce à la station mobile Pegasus. En parallèle de la composition de l’atmosphère, les paramètres de la dynamique atmosphérique tels que les paramètres météorologiques, la hauteur de la couche limite et divers paramètres radiatifs (rayonnement incident et épaisseur optique, les propriétés optiques des particules) ont également été mesurés. Trois pluies représentatives des dépôts humides en Méditerranée ont également été collectées et analysées durant la campagne. Les données sur la composition de l’atmosphère des situations très différentes le long du trajet avec des périodes sous fortes influences des masses d’air polluées européennes ou au contraire des périodes correspondant à un niveau de fond.

En parallèle, la composition chimique, biologique et les paramètres optiques ont été suivis en continu dans la couche de surface marine grâce à l’installation d’un laboratoire entièrement dédié dans lequel l’eau pompée en surface était distribuée à une douzaine d’instruments. La colonne d’eau a été caractérisée tout le long du transect et les stocks et les flux biologiques et chimiques (incluent les métaux traces) grâce aux 90 profils par rosette CTD classique et aux 27 profils avec la rosette « propre ». Des traits de filets permettront d’étudier la biodiversité du zooplancton. Enfin, 3 mouillages dérivants ont été déployés au cours de la campagne comprenant différents types de pièges à sédiments et plusieurs instruments mesurant la respiration in situ. L’étude la dynamique marine réalisée par plusieurs instruments (dont le Moving Vessel Profiler) était complétée en station longue par le largage de nombreuses bouées dérivantes. Ces observations ont pour but de mieux comprendre le devenir de la matière entre la surface et les eaux profondes, en particulier le lien entre le dépôt de poussières sahariennes et l’exportation de carbone.

Site du projet:http://peacetime-project.org/ et le twitter : https://twitter.com/peacetimecruise

 

Contact LISA:K. Desboeufs (PI)

 

Support financier: PEACETIME est un projet du chantier Méditerranée MISTRALS (2016-2019) et concerne les programmes MERMEX et CHARMEX. Il est cofinancé par le CIO MISTRALS, La Flotte (Fonds de Soutien), INSU-CNRS, CNES, NAOS, LOV, AD2M et les laboratoires participants étrangers tous auto-financés

 

Partenaires:
LOV (co-PI: C. Guieu), MIO, LaMP, LSCE, IMT Lille Douai, LCE, LOCEAN, AD2M, IFREMER, Observatoire de Banyuls, CNRM, Università degli Studi di Padova (Italie), Univ. Maine (USA), Univ. Vigo (Espagne), ICMAN/CSIC (Cadix, Espagne), Institut de Ciències del Mar/CSIC (Barcelone, Espagne), Instituto de Química Física Rocasolano/CSIC (Madrid, Espagne), GEOMAR ( Kiel, Allemagne), University of Dalhousie (Canada); IMAS, Hobart (Australia).

 

Publications

Desboeufs, K. C. Guieu, PEACETIME – Une campagne inédite associant physico-chimistes de l’atmosphère et  biogéochimistes marins, La Météorologie, 2018.

 

 

Transect effectué lors de la campagne PEACETIME représentant 2750 miles nautiques parcourus et intégrant 10 stations courtes et des 3 stations longues : en mer Tyrrhénienne, en mer Ionienne et dans la zone des Baléares pendant la FAST Action, c’est-à-dire la station où un évènement de dépôt de poussières Sahariennes a été observé.

 

 

(a)	(b)     (c)

 

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Quelques dispositifs expérimentaux déployés pendant la campagne PEACETIME : (a) Container de mesures atmosphériques Pegasus installé sur le pont 7 du Pourquoi Pas ?, (b) Système Moving Vessel Profiler (MVP) pour la mesure en continu des paramètres physiques de la couche 0 et et 300 m, (c) Mouillage dérivant mis en place sur les trois stations longues,  (d) Laboratoire de mesures mutiparamétriques continues des eaux de surface et (e) Réacteurs climatiques situés en container « propre » et remplis à chaque station longue par de l’eau de surface.