Chantiers IRD
Chantier Pacifique Sud-Est
Contexte scientifique
Le système de courant du Pérou/Chili, situé sur le bord Est de l’océan Pacifique, est borné au nord par la zone de convergence intertropicale (ITCZ) qui génère d’intenses précipitations sur la région continentale nord-est, et par l’anticyclone du Pacifique Sud au sud-ouest. Le vent de surface dirigé vers l’équateur, branche de retour de la cellule de Hadley, génère dans l’océan un upwelling côtier quasi-permanent. Les eaux profondes riches en sels nutritifs, en CO2 dissous et de faible pH, remontent à la surface ce qui entraine la production d’une grande quantité de matière biogène (plancton et poissons). Les zones côtières de la région abritent ainsi un des écosystèmes marins les plus productifs de l’océan mondial (en termes de captures de pêches). La faible ventilation des eaux sub-superficielles et la respiration de la matière organique produite en surface contribuent à la formation d’une zone de minimum d’oxygène très intense qui impose des contraintes fortes sur la distribution de l’habitat de nombreuses espèces. En outre, de par sa proximité avec la région pacifique équatoriale, le système est soumis directement à la variabilité de signaux climatiques de grandes échelles comme les évènements ENSO (El Niño Southern Oscillation) qui ont un impact énorme sur l’écosystème marin côtier et les conditions climatiques régionales.
Objectifs et approches
Plusieurs aspects du système sont étudiés au LOCEAN :
- La variabilité océanique et hydrodynamique sur le continent sud-américain à des échelles de temps allant de quelques années à plusieurs centaines de milliers d’années. Le système est soumis aux variations de l’ITCZ, de l’ENSO, des températures de surface (SST) dans l’Atlantique équatorial, et aux changements climatiques globaux passés et futurs;
- La dynamique océanique à des échelles spatiales allant de quelques milliers de km (l’ensemble du système) à quelques centaines de mètres dans des baies côtières. Comprendre la circulation, le mélange, les échanges de masses d’eaux et de propriétés biogéochimiques et biologiques (larves) entre la côte et le large est primordial pour comprendre le fonctionnement de l’écosystème ;
- Le vent dans les basses couches de l’atmosphère. Forçage de l’upwelling côtier et du transport de poussières des terres vers l’océan, il répond aux changements locaux de SST pendant El Niño, et aux mouvements de l’ITCZ au cours du dernier millénaire ;
- Le fonctionnement biogéochimique du système océanique est scruté avec attention: la variabilité de la production primaire (cruciale pour soutenir le stock d’anchois le plus abondant au monde), l’export de matière biogène vers le fond permettant la calibration de paléo-proxies, la désoxygénation et l’acidification des eaux profondes menaçant les écosystèmes;
Plusieurs outils et approches permettent de mener ces études :
- la collecte d’observations directes, mise en oeuvre grâce à un partenariat fort avec le Sud: gliders ; capteurs mesurant température, pH et oxygène (intercomparaison des méthodes et données des partenaires); pièges à sédiments recueillant la matière organique ou les poussières terrigènes ; mesures hydrogéochimiques en Amazonie collectées par le SO Hybam;
- les reconstructions paléoenvironnementales/paléoclimatiques à partir d’archives naturelles marines et côtières (carottes sédimentaires, coquilles de bivalves, spéléothèmes) à l’aide de paléo-proxies organiques et inorganiques;
- des modèles numériques simulant une large gamme de processus, à des échelles de temps et d’espaces variées: des modèles globaux « système terre », simulant variabilité climatique et cycles biogéochimiques; des modèles régionaux simulant les écoulements dans l’océan et l’atmosphère à fine échelle; des modèles d’écosystème simulant les cycles biogéochimiques et le cycle de vie de certaines espèces (anchois, coquille…)
Activités en lien avec les axes scientifiques transverses du LOCEAN: « Systèmes d’upwelling », « Du grand large au côtier », « Variabilité décennale ; passé, présent, futur », « Interactions air-mer », « Changements climatiques et impacts ».
Laboratoires Mixtes Internationaux (LMI)
Études intégrées du climat et de l’océan en Afrique de l’Ouest (ECLAIRS2)
Études intégrées du climat et de l’océan en Afrique de l’Ouest et réponses aux changements climatiques au Sénégal, 2018-2022.
Le LMI ECLAIRS2 est consacré à la science du climat pour la société au Sénégal.
Les objets d’études principaux sont le système d’upwelling sénégalo-mauritanien et la mousson ouest-africaine sur la façade atlantique. Un troisième axe de travail consiste à utiliser l’information climatique pour la planification et la prise de décision, de façon à faire progresser le Sénégal vers les services climatiques.
Dynamiques du Système de Courant de Humboldt (DISCOH)
Dynamiques du Système de Courant de Humboldt, phase 1: 2010-2015; phase 2: 2015-2019.
Le LMI DISCOH avait pour objectif principal d’étudier les dynamiques océan-atmosphère, biogéochimiques et écologiques dans le système d’upwelling du Pérou-Chili, en s’attachant
à mener des activités de recherche et des activités de formation (enseignements, formation par la recherche, transfert de connaissances au Sud).
Lors de la deuxième phase (2015-2019), portée par le LOCEAN, et regroupant des participants des UMRs LEMAR, MARBEC et GET, le LMI s’est appuyé sur un partenariat principal avec l’Institut de la Mer du Pérou (IMARPE) et des interactions fortes avec les universités péruviennes, notamment de l’UPCH (Universidad Peruana Cayetano Heredia) et de l’UNMSM (Universidad Nacional Mayor de San Marcos).
Les activités de la deuxième phase se sont plus particulièrement intéressées à la dynamique, la biogéochimie et l’écologie sur les zones de plateau continental et de certaines baies côtières en combinant modélisation numérique et observations in-situ. Une attention particulière a été portée sur l’impact des évènements El Niño et du changement climatique futur sur le système (production primaire, distribution d’oxygène) ainsi que sur l’impact de facteurs de stress environnementaux sur l’écologie des ressources exploitées.
PALEOclimatologie tropicale : TRACEurs et variabilitéS (PALEOTRACES)
« PALEOclimatologie tropicale : TRACEurs et variabilitéS », phase 1: 2009-2013, phase 2: 2014-2018.
Relatif aux recherches menées par l’IRD et ses partenaires sur le climat actuel et passé sur l’ensemble du continent sud-américain, le LMI-PALÉOTRACES a permis de collecter une grande quantité de traceurs dans les archives sédimentaires lacustres et marines, les coraux et les spéléothèmes, afin de reconstruire l’évolution de la température de la surface de la mer et des précipitations en domaine continental, de part et d’autre de l’Amérique du Sud sur le chantier Atlantique : il s’est intéressé à la reconstruction de la variabilité de l’Atlantique Tropical, de la mousson sud-américaine du Nordeste et de l’Amazonie brésilienne et péruvienne ainsi que de la région Sud-Est du Brésil. Sur le chantier Pacifique Sud-Est (Pérou et Chili) ont été privilégiées les zones d’Upwelling pour les études de variabilité océanique du Pacifique Sud-Oriental.
Ce LMI a permis également la confrontation des séries climatiques aux sorties des modèles climatiques basée sur une approche méso-échelle en Amérique du Sud, c’est-à-dire d’évaluer, notamment, la capacité des modèles globaux et régionaux à reproduire les changements climatiques de l’échelle millénaire à interannuelle.
En s’inscrivant dans la durée, ce LMI initié en 2009 et terminé en 2018, a renforcé les activités de formation et d’encadrement des étudiants et jeunes chercheurs à l’échelle de l’Amérique du Sud. En effet, la forte composante académique du LMI a permis non seulement le développement des encadrements de thèses doctorales, mais également la multiplication des formations en Licence et Maîtrise selon diverses modalités. Suite à la réussite de ce LMI et pour donner une continuité à nos actions partenariales, nous avons soumis une proposition de création d’un GDRI Sud PILAR sur la même thématique avec une évolution orientation géographique intégrant le Mexique, le Maroc et Haïti pour une meilleure compréhension de la variabilité de l’océan Atlantique. Il a aussi été la base de soumission d’une JEAI « CHARISMA » sur le pacifique EsƒDYSRt portée par les jeunes doctorants aujourd’hui insérés dans le tissu de recherche en Colombie, Pérou et Chili formés dans le cadre du LMI.
Jeune équipe Associée Internationale (JEAI)
Climat et Santé au Sénégal (CLISAS)
Climat et Santé au Sénégal : 2020-2022
Porteur: Abdoulaye Deme (UGB Saint Louis). Correspondant: Richard Lalou (IRD/MERIT); le LOCEAN est un partenaire de cette JEAI.
L’objectif du projet CLISAS est de développer un dispositif d’alerte aux vagues de chaleur et à la qualité de l’air dans la vallée du fleuve Sénégal (Saint Louis).
Les activités de recherche concernent :
-
- les aléas climatiques par la caractérisation des vagues de chaleur et des vents de poussière à l’échelle sous-régionale
- la mesure de l’exposition collective aux particules fines et aux polluants à l’échelle infra-urbaine par un partenariat avec 3 écoles.
- l’identification des vulnérabilités sociales et environnementales à la chaleur extrême et à la pollution atmosphérique.
- l’étude des relations température – pollution atmosphérique – santé
Écologie marine au Pérou (DYSRUP)
DYSRUP, Écologie marine au Pérou; 2020-2022.
« Approche pluri-disciplinaire de la dynamique et de l’impact des stresseurs environnementaux sur la physiologie des ressources vivantes côtières du système d’upwelling péruvien. »
Porteur: Arturo Aguirre (Instituto del Mar del Peru; IMARPE). Correspondant: Jonathan Flye Sainte-Marie (LEMAR). Le LOCEAN est partenaire de cette JEAI.
Le projet s’intéresse à l’écologie des baies côtières péruviennes, zones d’importantes ressources et d’intenses activités de pêche et d’aquaculture.
Ces baies ont subi des crises écologiques majeures (mortalités massives) au cours des dix dernières années impactant ainsi fortement les activités qui s’y déroulent et les emplois associés.
La JEAI réunit une équipe pluridisciplinaire composée d’océanographe physiciens, de biogéochimistes, d’écologues, d’écophysiologistes et de biologistes moléculaires dans l’optique de former une
masse critique de jeunes chercheurs capables, au travers d’approches pluridisciplinaires, de fournir les connaissances scientifiques nécessaires à une gestion durable des écosystèmes côtiers.
Cet objectif reposera sur de la formation à la recherche et par la recherche visant à :
- caractériser les interactions entre la dynamique interne des baies et les forçages externes de grande échelle, impliquant à la fois de l’océanographie physique et de la biogéochimie;
- caractériser la variabilité des apports d’origine terrigène et leurs stockage sédimentaire /remobilisation et de leurs impacts sur les baies ;
- comprendre et modéliser l’impact des stresseurs environnementaux sur les traits de vie des organismes au travers d’approches écophysiologiques, énergétiques et moléculaires.
Groupe de Recherche International (GDRI)
Plusieurs GDRI-Sud, auxquels le LOCEAN participe, sont en cours d’évaluation
Projets Sud-Nord (« gros projets », ex-projet Magnet au Pérou, CEFIPRA en Inde, ANR SOLAB au Sénégal, …).
Characterization and Forecast of coastal extremes events off Peru
« Characterization and Forecast of coastal extremes events off Peru« ; Projet Banque Mondiale/Fondecyt « Incorporation de chercheurs » (IMARPE, Pérou), 2019-2022, PI. F. Colas.
Le projet s’intéresse à la dynamique des évènements extrêmes type vagues de chaleur, épisodes hypoxie/anoxie, floraisons d’algues nocives dans les eaux côtières péruviennes. En combinant modélisation et observations, des analyses rétrospectives de ces évènements sont menées pour mieux les caractériser et mieux comprendre les processus impliqués dans leurs générations et leurs évolutions. Ceci doit permettre de progresser dans notre connaissance des conditions environnementales propices au déclenchement de ces évènements qui ont un impact majeur sur les ressources côtières exploitées. Dans le contexte de ce projet, 5 jeunes chercheurs (venant de l’étranger) sont intégrés à l’IMARPE pour travailler en collaboration avec une équipe de 6 chercheurs et de 6 étudiants péruviens.
SOLAB
SOLAB (Interactions planctoniques, facteurs environnementaux et conséquences biologique/géochimiques dans le laboratoire côtier sud-Sénégalais,2019-2021).