Campagnes SPECIMED-MVP 1à4 Programme scientifique

Demande de campagnes SPECIMED-MVP-2012 Campagnes SPECIMED-MVP 1à4
Programme scientifique
Titre de la demande : SPECIMED-MVP-2012-1à4
Les demandeurs de campagnes sont :
François CARLOTTI
COM LOPB/MIO Marseille, UMR 6535 CNRS.
Bernard QUEGUINER
COM LOPB/MIO Marseille, UMR 6535 CNRS.
Problématique générale:
L’objectif scientifique principal du projet SPECIMED-MVP est de cartographier à 4 saisons
des paramètres physiques et biologiques à l’aide d’un Moving Vessel Profiler 200 (MVP™)
et ses capteurs le long de radiales stratégiques du Golfe du Lion, du courant Nord et du Gyre
central.
La stratégie proposée recourt à la mise en œuvre d'observations quasi-synoptiques de
variables biogéochimiques représentatives des distributions du phyto- et du zooplancton, et de
modèles numériques 3D à l’échelle de la zone de travail afin de permettre une interprétation
spatialisée des observations.
4 périodes sont demandées:
- 10-16 février 2012 (impérativement avant le 16 février) ;
- 24 au 31 mai 2012 ;
- 25 août- 1er sept 2012;
- 1-7 décembre 2012.
Rattachement à des projets scientifiques:
Cette campagne fait partie de la stratégie d'échantillonnage du programme scientifique
SPECIMED retenu au programme MISTRAL-MERMEX en 2010 mais non financé, et à
nouveau proposé en 2011 (Le détail du projet SPECIMED est présenté en annexe 1).
Le projet contribuera également à la mise en œuvre du projet ‘CARTO’ financé par le
CETSM pour l’achat d’un MVP200. Le MVP200 a été livré au CETSM et testé avec succès à
l’occasion d’une campagne dédiée à bord du NO Le Suroît du 21 au 23 mars 2011. Les tests
ont été pilotés par deux ingénieurs de Rolls Royce en présence de personnels (chercheurs et
ingénieurs) IFREMER, SHOM et CNRS/INSU/Université (G. Eldin, F. Carlotti, M. Zhou, D.
Malengros. G. Rougier, B. Espinasse). Le MVP est sous garantie jusqu’en mars 2010.
Lors de la préparation du dossier MVP, le choix du modèle MVP200 a été dicté par le souhait
de l’utiliser sur des navires côtiers (Tethys, Côte de la Manche) et hauturier (Le Suroît,
Marion Dufresne). Une demande est en cours auprès de l’INSU pour réaliser la pose du treuil
du MVP sur le Tethys et effectuer les essais techniques en mer en septembre 2011. La
présente demande de 4 campagnes courtes, une par saison, constituera la première mise en
œuvre scientifique du MVP. La première campagne est demandée dans le cadre de la période
de garantie.
Le détail de la demande CARTO est présenté en annexe 2.
1 Demande de campagnes SPECIMED-MVP-2012 Le projet s’inscrit aussi dans la problématique plus générale du projet ANR Chaire
d’Excellence FOCEA (Excellence For Observation–model Coupling and Ecological
Assessment in the NW Mediterranean Sea 2010-2013) sur l’utilisation de capteurs de spectre
de taille du zooplancton et leur modélisation associée. SPECIMED-MVP bénéficiera des
acquis de FOCEA dans la mise à disposition, l’utilisation et l’analyse des données des
capteurs LOPC et LISST, ainsi que du poisson multi-capteurs placé sur le MVP. Meng Zhou,
PI de FOCEA, est un spécialiste des couplages physique-biologie notamment de l’utilisation
de l’acoustique et de capteurs tractés, en particulier le LOPC. C’est aussi un expert sollicité
régulièrement par Brooke Ocean Technology notamment pour l’utilisation du compteur
optique de plancton. M. Zhou a participé à des tests de validations de données du LOPC sur le
MVP. Il a également conseillé l’Institut d’Océanologie de Chine (IOCAS, Qingdao, Prof Sun
Song) pour l’acquisition d’un MVP.
Objectifs spécifiques des campagnes
Objectifs de SPECIMED et contribution des campagnes SPECIMED-MVP
SPEciMed (Structures of Planktonic Ecosystems in the North-western Mediterranean) a été
conçu pour contribuer à des observations de type EOPs (Enhanced Observing Periods) du
programme MERMEX de MISTRAL. En comparaison avec les observations à long-terme
(LOPs) engagées dans MOOSE (Mediterranean Ocean Observation multi-Sites on
Environment), SPECIMED se positionne comme une EOP conçue pour répondre à des
objectifs spécifiques, notamment en incluant plus d’information sur les composantes
planctoniques.
SPEciMED souhaite en fait mettre en place une double méthodologie interconnectée :
(1) obtenir une information à haute fréquence spatio-temporelle à partir de capteurs
biologiques récemment mis en œuvre mais robustes (LISTT, LOPC, CYTOSUB) et de les
utiliser sur des appareils tractés ondulants ou plongeant. Les informations doivent être dans la
mesure du possible obtenues en temps réel.
(2) réaliser des prélèvements d’eau et des échantillonnages au filet à plancton à des stations
identifiées à partir de l’information obtenue par les capteurs. Le traitement de ces échantillons
sera réalisé avec des moyens traditionnels (microscopie) et récents (FlowCam, ZOOSCAN,
cytométrie).
SPEciMED sera réalisée par une combinaison de campagnes locales aux stations SOFCOM,
JULIO, MOLA, SOLA (une fois par mois) et de campagnes régionales (les campagnes
SPECIMED-MVP proposées dans ce document).
Le détail du projet SPECIMED est présenté en annexe 1.
Campagnes SPECIMED-MVP
1/ Observations 2D en continue le long de radiales
Le but des campagnes SPECIMED-MVP est de réaliser, à l’échelle du Golfe du Lion, une
cartographie quasi-synoptique de paramètres physiques et biologiques notamment des
compartiments phyto- et zoo-planctoniques en tractant à 10 nœuds un système de capteurs
(CTD, fluorimètre, LOPC) placé dans un « poisson » multi-capteurs du MVP plongeant
jusqu’à 200m (ou au-dessus du fond).
2 Demande de campagnes SPECIMED-MVP-2012 Le MVP (“Moving Vessel Profiler ) est
un système enregistreur de profils
physiques et biologiques dans la colonne
d’eau à partir d’un navire en mouvement.
Le principe est celui d’un yo-yo avec des
capteurs (Fig. 1), remorqué derrière le
bateau avançant à grande vitesse. Ce yoyo donne un enregistrement sinusoïdal
des paramètres physiques et biologiques
Figure 1 : Déploiement du « Moving Vessel Profiler » avec trajet du « poisson » lors du sur des profondeurs prédéfinies. Cet
mouvement du bateau. instrument permet de faire des coupes
transversales ou des sections de l’océan et de voir comment la fluorescence et les distributions
des organismes zooplanctoniques sont distribués à la fois sur le plan horizontal et vertical.
La version du MVP achetée par le projet CARTO financé
par le CETSM est le MVP 200 (Figure 2), car polyvalent
pour recueillir des données tant en zone hauturière que
côtière. Le MVP a un système de treuil à commande
hydraulique qui permet de déployer le « poisson » avec ses
capteurs en chute libre dans l’eau (Fig. 1), à partir de
l'arrière d'un navire pendant que celui-ci est en route.
Le système est capable de tracter le « poisson » oscillant
de la surface à 200 m (à 12 nœuds), ou de la surface à 300
m (à 6 nœuds), de la surface à 600 m (en station comme
une CTD), à en réalisant des coupes transversales
permettant d’associer les propriétés physiques et les
distributions de fluorescence et des organismes
planctoniques.
Figure 2 : Système de treuil du MVP200. Le système est commandé à partir d’un PC ou manuellement à partir de la boite de contrôle. Pour nos premières campagnes, nous prévoyons un tractage à 10 nœuds de la surface à 200 m.
L’intérêt est de cartographier des structures fines dans un vaste espace océanique en un temps
limité. Les abondances des organismes qui y vivent ainsi que ses propriétés physiques
peuvent varier de manière très prononcée sur des échelles allant de quelques kilomètres sur
l’horizontale à quelques mètres sur la verticale. La connaissance de ces distributions est
essentielle dans la compréhension du fonctionnement biogéochimique de l’écosystème
pélagique et des transferts trophiques jusqu’aux petits poissons pélagiques exploités.
Le MVP a été mis au point par l’Institut d’océanographie de Bedford de Pêches et Océans
Canada, et la société Brooke Ocean Technology Ltd de Dartmouth (Nouvelle-Écosse) en a
obtenu le permis d’exploitation. Dans les 10 dernières années et de grands centres
océanographiques internationaux (Bedford, SOC, Scripps,…) ont acquis cet instrument avec
ces capteurs.
3 Demande de campagnes SPECIMED-MVP-2012 Dans le projet SPECIMED-MVP-2012, l’appareil sera déployé dans des campagnes rapides
le long de radiales communes au projet MOOSE pour résoudre les variabilités en physique et
en biologie à une échelle telle qu’il est impossible d’utiliser actuellement une autre méthode.
Les mesures ADCP complèteront l’acquisition d’information pour les courants et les
distributions de macrozooplancton.
Lors des campagnes SPECIMED-MVP-2012, des prélèvements en continu en surface seront
analysés par un cytomètre en flux. Des prélèvements seront également réalisés pour des
mesures de nutriments.
2/ Observations 1D en stations
Des échantillonnages seront réalisés en stations discrètes (8 stations sélectionnées dans le
Golfe du Lion) :
- A partir de la CTD-rosette équipées de capteurs LISST, LOPC et CYTOSUB pour
obtenir les distributions verticales d’abondances et de biovolumes en phyto- et
zooplancton. Prélèvement d’eau par bouteilles Niskin à 6 profondeurs pour mesures
biogéochimiques (nutriments).
- Des prélèvements aux filets pour des mesures de stocks et de processus. Les
traitements des échantillons pour étudier les structures des communautés seront
réalisés par des méthodes traditionnelles (microscopie) et récents (FlowCam,
ZOOSCAN, cytométrie en flux). Des filtration pour pigments et poids secs de
phytoplancton et des mesures de poids secs et C et N de zooplancton seront réalisés.
Détail programmatique des
campagnes SPECIMED-MVP-2012:
Le programme se compose de travaux
en stations et de longs transits en
tractant le MVP à 10 nœuds. Les
stations visitées seront :
B
Station A :
SOFCOM 05°17’30’’ E – 43°14’30’’
N
F
Station B :
JULIO 05°15’00’’ E – 43°06’00’’ N
E
Station C : MOOSE 05°00’00’’ E –
42°00’00’’ N
G
D
C
Station D : MOLA 03°32’28’’ E –
42°27’08’’ N
Station E : SOLA 03°08’42’’ E –
42°29’18’’ N
Figure 2 : Radiales et stations des campagnes SPECIMED‐MVP 4 A
H
Demande de campagnes SPECIMED-MVP-2012 Station F : Ouest Golfe du Lion 03°30’00’’ E – 42°55’00’’ N (à ajuster à bord en fonction de
la situation hydrologique de la zone)
Station G : Courant Nord 03°40’00’’ E – 42°35’00’’ N (à ajuster à bord en fonction de la
situation hydrologique de la zone)
Station H: Embouchure du Rhône 04°50’00’’ E – 43°30’00’’ N
Plan prévisionnel de l’agenda des activités pour chaque campagne
Jour 1
La Seyne
Jour 2
Golfe du Lion
Jour 3
Golfe du Lion et Gyre central
Jour 4
Gyre central et Golfe du Lion et
Golfe du Lion
Jour 5
Golfe du Lion
Jour 6
Golfe du Lion
Jour 7
Golfe du Lion
Embarquement du matériel.
Installation à bord à la Seyne
Transit vers station A (SOFCOM),
travaux en station , transit avec
MVP vers B (JULIO), travaux en
station
Transit MVP jusqu'à station C
(42N/5E), travaux en station
Transit MVP vers station D
(MOLA), travaux en station,
transit MVP vers E (SOLA),
travaux en stations
Transit MVP vers la station F
(Plateau Golfe du Lion Ouest),
travaux en station, transit MVP
vers la station G (42,5°N; 4,5°E));
travaux en stations
Transit MVP vers station H
(embouchure du Rhône), travaux
en station, transit MVP vers la
station A (SOFCOM); travaux en
stations
Transit MVP vers La Seyne,
débarquement du matériel, dont
MVP, fin de la mission
Résultats attendus
Les résultats attendus sont :
- une exploitation maximale du temps bateau avec une acquisition augmentée de données
physiques et biogéochimiques (valorisation de trajet)
- l’obtention de données tridimensionnelles de variables physiques et biologiques devenues
indispensables pour réaliser des avancées significatives dans la modélisation biogéochimique
et la modélisation de l’environnement trophique des poissons.
- L’obtention de données à très haute fréquence sur des zones ciblées
- une capacité de calibration de données issues de capteurs portés par d’autres systèmes
(gliders , AUV)
- des nouvelles stratégies d’études du milieu marin couplant différents systèmes d’observation
(satellite, véhicules autonomes porteurs de capteurs, profileurs tractés à haute vitesse.
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