FLOTTE OCEANOGRAPHIQUE APPEL D’OFFRES 2010 et 2011 · PROPOSITION DE CAMPAGNE A LA MER IFREMER -...

PROPOSITION DE CAMPAGNE A LA MER

IFREMER - IPEV – IRD

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FLOTTE OCEANOGRAPHIQUE

APPEL D’OFFRES 2010 et 2011

Nom de la campagne : HYMEReX 1 (SOP1.1) Nom du chef de mission principal : CONAN Pascal

PREAMBULEPREAMBULEPREAMBULEPREAMBULE

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PREAMBULEPREAMBULEPREAMBULEPREAMBULE

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FICHE SYNTHETIQUE N°1 NOM DE LA CAMPAGNE : HYMEReX 1

Date de rédaction du dossier : 15 JANVIER 2009

Année demandée : 2011 Chef de mission principal Autre(s) chef(s) de mission

Durée totale souhaitée ( de l’embarquement au débarquement : 35 jours

Voir document 5 pour explication est complément

Période (si impératif) : Septembre-octobre 2011

Nom Prénom : CONAN Pascal PRIEUR Louis

Zone : Méditerranée Nord occidentale

Organisme : CNRS - UPMC CNRS

Pays dont les eaux territoriales sont concernées : Espagne / France / Italie

Laboratoire : Laboratoire Arago

UMR7621 Laboratoire d'Océanographie de

Vilefranche UMR 7093

Pays dont la zone économique est concernée: Espagne / France / Italie

Adresse :

BP 44 66 650 Banyuls sur Mer

BP 28 06 234 Villefranche-sur-Mer

Tél.: 04 68 88 73 52 04 93 76 37 14 Fax : 04 68 88 73 95 04 93 76 37 10 E-mail : [email protected] [email protected]

Travaux : Mesures en continu (météorologie, T-S-Fluo, ADCP de coque) Radiosondage Mesures météorologiques lentes et flux turbulents Profils courantométriques (L-ADCP) Profils hydrologiques (CTD + capteurs annexes) Prélèvements d’eau par rosette pour analyses biogéochimiques (SN, Matière Particulaire, MOD, O2, CO2, alcalinité, pH, biomasses/activités [production photo- et chemo-autotrophe, production procaryotique hétérotrophe], polluants et traceurs). Prélèvement d'eau en continu Navire(s) souhaité(s) par ordre de préférence : N/O L'ATALANTE Engin(s) sous-marin(s) : NON Gros équipements : Mat météorologique Système de radiosondage CTD + Rosette 24 bouteilles Nécessité d’une campagne pour récupération d’engins ? NON

Equipes scientifiques et techniques embarquées LOBB CNRS-UPMC, Banyuls-sur-mer CEFREM CNR-UPVD, Perpignan LMGEM-COM CNRS-UM2, Marseille LOPB-COM CNRS-UM2, Marseille LOV CNRS-UPMC, Villefranche CNRM, Toulouse CETP, Vélizy Equipes scientifiques et techniques à terre LOBB CNRS-UPMC, Banyuls-sur-mer CEFREM CNR-UPVD, Perpignan LMGEM-COM CNRS-UM2, Marseille LOPB-COM CNRS-UM2, Marseille LOV CNRS-UPMC, Villefranche CNRM, Toulouse CETP, Vélizy CERFACS, Toulouse

Type de campagne : Recherche scientifique

Thème de la campagne : Variabilité des structures hydrologiques, hydrodynamiques et des stocks biogéochimiques à mésoéchelle

Cette proposition s’inscrit dans une série de campagnes : OUI

Si oui nom du programme ou du chantier : Actions HyMeX – MerMeX

Année de démarrage : 2010 Année prévue de fin : 2013

Cette proposition est rattachée à des programmes nationaux ou internationaux avec comité scientifique : OUI

Si oui lesquels : Chantier Méditerranée coordonné par l’INSU

Envoyer une copie de ce dossier de proposition de campagne aux responsables des programmes concernés

S’agit-il d’une première demande ? : OUI



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FICHE SYNTHETIQUE N°2 NOM DE LA CAMPAGNE : HYMEReX 1

Estimation du coût du navire et des engins et de leur financement Types de coûts Coûts en Euros Sources et niveaux des

financements assurés sur projet (ANR, EU …)

Sources et niveaux des financements envisagés sur projet (ANR, EU …)

Coût de fonctionnement du temps navire

982 000 € HT

Coût de la mise en œuvre des engins sous-marins

Coût de la mise en oeuvre des autres engins lourds

Coût total

982 000 € HT

Pour compléter ce tableau contacter selon le navire demandé : [email protected] ou [email protected] ou [email protected]

Evaluation des frais directement à la charge de l’équipe demandeuse et de

leur financement

Coûts estimatifs à affiner et sources de financement à préciser en 2009

Types de coûts Coûts en Euros Sources et niveaux des

financements assurés Sources et niveaux des financements envisagés

Frais de préparation de la campagne (missions préparatoires, équipement à acquérir, consommables, ….)

~ 300 000 € A définir A définir

Frais de missions (voyages + séjour) des membres de l’équipe embarquant


Frais d’acquisition de nouveaux matériels, contrat, sous-traitance


Frais de transport du matériel propre à la campagne


Frais d’analyse et de dépouillement à terre


Autres frais (valorisation) ~ 60 000 € A définir A définir Coût total

~ 580 000 €

A définir

A définir

Vous pouvez éventuellement rajouter, en annexe, une fiche détaillant les montants et les sources de financements que vous avez indiqués dans le tableau ci-dessus



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Avis et signatures des responsables

Responsable

hiérarchique du chef de mission principal*

Responsable du programme

(uniquement pour l’Ifremer)

Autre responsable concerné

Nom et Prénom GUARINI Jean-Marc Titre Professeur Unité LOBB - UMR7621 Organisme CNRS-UPMC Adresse BP44

66650 Banyuls sur Mer

Tel 04 68 88 73 59 Fax 04 68 88 73 95 E-mail [email protected] Nombre de dossiers présentés par l’unité

Avis - Priorité (Obligatoire)

Date et signature des responsables

* Suivant l’organisme dont dépend le chef de mission principal le responsable hiérarchique qui doit signer le dossier est :

• pour l’Ifremer le directeur de département • pour les laboratoires universitaires et/ou CNRS le directeur du laboratoire (UMR …) • pour l’IRD le directeur du département de recherche



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RESUME - ABSTRACT NOM DE LA CAMPAGNE : HYMEReX 1

RESUME (ne pas dépasser 15 lignes)

La demande de campagne à la mer présentée ici contribue à la stratégie d’observation des programmes

spécialisés HyMeX et MerMeX du Chantier Méditerranée, coordonné par l’INSU. Plusieurs périodes d’observations

spéciales (SOP) impliquant de multiples moyens d’observations et de recherche (bateaux, avions, ballons, radars,

etc) sont envisagées. L’objectif principal est de se donner les moyens, pour une région déterminée de formation

d’eau dense comme la Méditerranée Nord Occidentale, de réduire l’incertitude sur les estimations de flux échangés

avec l’atmosphère et sur les caractéristiques et la quantité d’eau dense formée chaque année durant la période

hivernale, en y associant l’impact sur les stocks, la composition et la qualité de la matière organique et minérale. La

présente demande concerne le N/O L’Atalante et la première période d’observation (automne 2011). Des

observations simultanées des caractéristiques physiques et biogéochimiques de l’océan à méso-échelle, ainsi que

des mesures à l’interface air-mer et dans la couche limite atmosphérique seront réalisées pour apporter une

description de la zone avant la formation d’eau dense et pendant la période propice aux évènements de

précipitations intenses. Le plan général d’observation du N/O L’Atalante repose sur la réalisation d’un réseau dense

de stations hydrologiques et biogéochimiques couvrant l’ensemble de la Méditerranée nord occidentale pendant une

campagne en mer de 35 jours dans la période septembre-octobre 2011. Ce réseau sera réalisé à nouveau durant

l’hiver et l’automne 2012 afin de suivre l’évolution saisonnière du volume d’eau dense formé et de ses

caractéristiques biogéochimiques.

ABSTRACT

The current proposal is included in the observation strategy of the HyMeX and MerMeX dedicated

programs, of the “Chantier Méditerranée” coordinated by INSU. Several Special Observation Periods (SOP) are

foreseen using various research means (shipborne and airborne platforms, balloons, radars, etc.). The main

objective is to reduce the uncertainties on the air-sea fluxes and on the volume and characteristics of dense water

formed during winter each year, including the impact on the stocks, composition and quality of organic and mineral

matter. These SOPs will concern the northwestern Mediterranean Sea as it is a key region for these phenomena.

The present proposal concerns the R/V L’Atalante and the first SOP (fall 2011). The monitoring of both physical and

biogeochemical characteristics of the ocean, as well as air-sea fluxes measurements and atmospheric boundary

layer observations will be carried out during the cruise in order to document the area prior the formation of dense

water which corresponds also to the period propitious to heavy precipitation events. The overall observation strategy

of the R/V L’Atalante cruise is to perform a hydrological and biogeochimical mesonet over the north western

Mediterranean Sea during a 35-day cruise in Sept-Oct 2011. This mesonet will be again covered during winter and

fall 2012 in order to follow the formation and fate of dense water in terms of volume and biogeochemical

characteristics.



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DOCUMENT N°1 NOM DE LA CAMPAGNE : HYMEReX 1

PROJET SCIENTIFIQUE, TECHNOLOGIQUE OU TECHNIQUE

1) Contexte scientifique et spécificités méditerranéennes

Le projet de campagne présenté ici s’insère dans la perspective de nouvelles études entreprises dans le cadre du "Chantier Méditerranée" coordonné par l'INSU, destiné à fédérer les efforts de recherche de la communauté scientifique en vue de permettre des avancées significatives dans le domaine de la réponse de l’environnement aux changements climatiques globaux, de l’évolution des écosystèmes et de l’impact anthropique sur les différents compartiments du bassin Méditerranéen largo sensu. Plus précisément, il s'agit de :

I. mesurer l’importance et la dynamique des évolutions en cours en Méditerranée dans un contexte de changement climatique global et de pressions anthropiques croissantes

II. prévoir les impacts de ces modifications

III. améliorer la maîtrise des risques

Le Chantier Méditerranée est structuré pour sa première phase en programmes spécialisés interdisciplinaires de recherche et d’étude de l’atmosphère, de l’hydrosphère et de la lithosphère. La demande de campagne à la mer présentée ci-après contribue à la réalisation d’objectifs scientifiques de 2 de ces programmes (HyMeX pour "Hydrological Cycle in the Mediterranean Experiment, http://www.cnrm.meteo.fr/hymex" et MerMeX pour "Marine Ecosystems Response in the Mediterranean Experiment, https://mermex.com.univ-mrs.fr").

Un bassin océanique quasi-fermé, une orographie marquée sur son pourtour et un climat très contrasté font de la région méditerranéenne un système couplé (océan-atmosphère-surfaces continentales) relativement unique au monde, qui influence fortement la réponse des écosystèmes aux évènements intenses et changements climatiques. Compte tenu de ses caractéristiques biogéochimiques tout à fait particulières (voir ci-après) et des efforts de recherche importants consentis au cours des dernières décennies, la Méditerranée est un lieu privilégié pour l'étude des couplages surfaces continentales/atmosphère/océan/biogéochimie marine qui appelle au développement de stratégies d’observation et de modélisation couplées. Cette mer est également soumise à une pression anthropique croissante, liée à une forte activité économique et touristique et un important déséquilibre saisonnier. L’imbrication des forçages naturels et anthropiques et des différents domaines rend les écosystèmes méditerranéens sensibles et réactifs aux variations du type et de l’intensité des forçages.

Les réflexions conduites ces dernières années ont identifiées les questions critiques sur un certain nombre de points concernant l’hydrodynamique et la biogéochimie de la méditerranée. Ces questions, intimement liées, traitent de la réponse et de l'évolution des écosystèmes aux changements globaux attendus, aussi bien en termes d'organisation et de structure que de fonctionnement et de dynamique. Les réponses à ces questions font partie de certains des objectifs affichés par les différentes composantes actuelles du chantier (HyMeX et MerMeX notamment) et nécessitent des approches pluridisciplinaires et multi-échelles capables d’identifier et de caractériser les interactions complexes entre les différents facteurs.

L'ensemble de ces constatations justifie cette demande de campagne commune aux programmes spécialisés HyMeX et MerMeX du "chantier Méditerranée" pour l’observation simultanée des paramètres atmosphériques, océaniques et biogéochimiques en mer. L'approche pluridisciplinaire proposée est une occasion unique de fédérer et d'optimiser les efforts d'une partie de la communauté scientifique française sur un site "atelier" à grande échelle, particulièrement importante d'un point de vue économique et touristique.

Concernant le cycle hydrologique abordé par HyMeX, relativement peu de travaux ont porté sur la circulation

thermohaline (CTH) du bassin ouest, qui est cependant une composante fondamentale de l’évolution du système océanique méditerranéen. Ce dernier se présente comme un bassin à bilan négatif, transformant de l’eau de surface en provenance de l’Atlantique, en eau dense sortant par le détroit de Gibraltar. Or, la CTH est contrainte en grande partie par les flux d’eau, de sel et de chaleur à l’interface océan-atmosphère et notamment par le bilan évaporation–précipitation à l’échelle annuelle et saisonnière, sur lequel il existe encore d'importantes incertitudes (Garrett et al. 1993, Mariotti et al. 2002, Matsoukas et al. 2005); Ces flux interviennent en particulier sur la formation d’eau dense annuelle qui est le moteur thermodynamique de la CTH contrôlant ainsi les propriétés en densité, température et salinité des couches profondes sortant au détroit de Gibraltar. Notons qu'un des objectifs d’HyMeX est de se donner les moyens, pour une région déterminée de formation d’eau dense comme la Méditerranée nord occidentale (MNO), de réduire l’incertitude sur les estimations de flux d’eau et de chaleur échangés avec



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l’atmosphère et sur les caractéristiques et la quantité d’eau dense formée chaque année durant la période hivernale. Cette problématique est à rapprocher du devenir des éléments minéraux (carbone inorganique, éléments nutritifs) et organiques exportés par les processus de convection hivernale de la surface vers les zones meso- et bathypélagiques. Bien qu'identifiés comme potentiellement importants (Copin-Montégut & Avril, 1993; Pujo-Pay & Conan 2003), ces processus n'ont à ce jour pas été quantifiés précisément dans le bassin nord occidental.

Ceci nous amène à aborder les grandes questions qui concernent la biogéochimie et qui motivent le programme MerMeX. En effet, en regard de l’océan mondial, la Méditerranée se caractérise par des concentrations relativement faibles en sels nutritifs (Mc Gill 1965) et en matière organique dissoute. De plus, la composition élémentaire des compartiments minéral et organique dissous indique un excès de carbone et une nette déficience en phosphore par rapport à l'azote (Krom et al. 2005, Thingstad et al. 2005), ainsi qu'en silice (Lucea et al. 2003). A ce titre, la MNO est plutôt une région privilégiée, dans le sens où il existe en Méditerranée un fort gradient d'oligotrophie croissante d'Ouest en Est. Pourtant, malgré les nombreuses études menées en MNO sur les cycles biogéochimiques, les tentatives de bilans concernant aussi bien les stocks d’éléments biogènes (N, P, C, Si…), que d'autres paramètres considérés comme conservatifs, souffrent d’anomalies et d'incertitudes encore mal comprises. De très nombreuses interrogations persistent même sur les stocks de matière (minérale, organique, polluante…) et sur leur dynamique, notamment en termes d'échelles et de variabilités spatio-temporelles.

Le schéma général sur le développement des écosystèmes pélagiques méditerranéens impliquant la variabilité saisonnière des conditions physiques (flux solaire, profondeur de la couche de mélange océanique, épaisseur de la pycnocline) et des sources d'éléments nutritifs (apports continentaux, échanges au niveau des détroits et dépositions atmosphériques) est bien appréhendé. Cependant la structure des communautés et son contrôle par la disponibilité des nutriments ("bottom-up"), par les interactions trophiques ("top-down") et/ou environnementales ("wasp-waist") est au centre de nombreux débats. Existe-t-il des voies alternatives de transfert de la matière organique dans les réseaux trophiques, des processus non (ou mal) identifiés (tels que la diazotrophie…) et/ou s'agit-il d'un problème de résolution d'échantillonnage à l‘échelle d’un bassin ? Comment l'organisation et le fonctionnement de ces communautés agissent-ils en retour sur la composition élémentaire (stoechiométrie) de la matière au sein des différentes masses d'eau méditerranéenne ? Ces problèmes sont clairement illustrés, par exemple, par le fait que la méditerranée perd de la silice dissoute au niveau du détroit de Gibraltar ; Les silicates vont-il diminuer jusqu’à provoquer une modification des populations (limitation/disparition des diatomées…) ou bien existe-t-il des sources compensatrices ? La question n'est pas encore résolue.

Il est également clairement établit aujourd'hui que la stoechiométrie élémentaire des principales sources de nutriments des eaux méditerranéennes évolue de façon drastique depuis quelques décennies (Béthoux et al. 2002, U.N.E.P.-M.A.P. 2003), et contribue à renforcer les déficiences précédemment évoquées (exemple du rapport N:P dans les rivières ; Figure 1). Or, la stoechiométrie des éléments nutritifs régule directement le fonctionnement des chaînes trophiques (Conan et al. 2007). Il est aujourd'hui impossible de prédire quel sera l'impact de ces modifications, ni à quelles échelles spatiales et temporelles les effets seront ressentis. Toutes ces questions sont mises clairement affichées au sein du programme MerMeX.

La réalisation de cette série de campagne HYMEReX est une occasion unique d'effectuer des bilans biogéochimiques fiables à l’échelle saisonnière et du bassin nord occidental (et de ses différents sous-bassins). De plus, ces bilans pourront être reliés au cycle hydrologique (en particulier avec les formations d’eau dense) et à une dynamique à mésoéchelle donnant une dimension synoptique et novatrice essentielle dans l'optique de la compréhension de l'impact des facteurs forçants et de leur évolution et pour la paramétrisation des futurs modèles. En effet, le dispositif qui sera mis en œuvre permettra un suivi à haute fréquence sur tout un cycle annuel et donnera accès à (i) l'évolution des volumes et des caractéristiques des masses d'eau dense formées, (ii) l’exportation de matériel biogène en termes de quantité et de qualité (stoechiométrie) et de sa vitesse de minéralisation dans les zones méso- et bathypélagique, (iii) la distribution de certains contaminants. Figure 1 : Evolution du rapport NO3:PO4

dans les 3 principales rivières méditerranéennes depuis la fin des années 1960 jusqu'à nos jours.

D’après U.N.E.P.-M.A.P. (2003)



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Compte tenu de la saisonnalité du fonctionnement des écosystèmes méditerranéens, des estimations fiables des flux de matière et d'énergie reposent sur l’acquisition de données à plusieurs périodes de l’année et sur la mise en œuvre de modèles contraints par les données. Les modèles dynamiques et couplés physique biogéochimie actuels ont des défaut de réalisme sans doute liés à la structure des modèles, mais également à la qualité des flux de surface, au manque de données synoptiques permettant de réduire les incertitudes, à une sous estimation de l’activité moyenne échelle et une mésestimation de la qualité des masses d’eau en présence et des épaisseurs des couches mélangées. Un des objectifs du projet est en fait d’acquérir les observations nécessaires pour identifier les points faibles des modèles actuels afin de proposer et mettre au point de meilleures représentations des processus pour enfin valider ces nouveaux modèles à l’aide d'observations adaptées. De ce point de vue l’effort d’observation demandé doit être réalisé le plus tôt possible dans le cadre du Chantier Méditerranée de manière à ce que les modèles opérationnels ou de recherche puissent être utilisés par la suite pour d’autres objectifs comme par exemple la dissémination de contaminants ou la construction de scenarii pour les modèles d’évolution climatique de la méditerranée.

Cette demande de campagnes à la mer s’insère donc dans des périodes d’observations spéciales en 2011-2012 (cf. ci-après "objectifs scientifiques des programmes") comportant une série d'au moins 3 (voire 4) campagnes en mer, planifiées sur la période 2011-2013. Il s'agit d'apporter des éléments de réponses à certains des objectifs clairement identifiés dans les projets HyMeX et MerMeX. D’un point de vue pratique, inscrire ces campagnes comme une contribution coordonnée entre actions du chantier permet d’une part de mutualiser les moyens à la mer et d’autre part de recevoir des partenaires des autres disciplines les informations nécessaires à la réalisation des différents objectifs du projet présenté ici. Ainsi HyMeX apporte des connaissances précises sur les apports continentaux en eau et en éléments, sur l’origine des masses d’air et leurs contenus et sur la qualité de l’air au dessus de la zone choisie (vents, humidité, pluies, flux turbulents). De son côté, MerMeX associera à ces bilans, l’étude des processus contrôlant le fonctionnement des écosystèmes et des informations clés sur le rôle de puits ou source de carbone des zones échantillonnées. Parallèlement, des modèles de prévision numérique du temps dédiés à la région tourneront aussi en temps réel pendant la campagne et seront utilisés en support par les prévisionnistes du centre d’opérations guidant le déploiement des moyens de recherche (incluant les moyens à la mer) pendant les périodes d’observations intensives. L'ensemble de ces informations ne sera bénéfique que dans la mesure où les opérations intensives seront coordonnées entre les différentes composantes HyMeX et MerMeX du chantier Méditerranée qui sont brièvement rappelées ci-après. Le contexte et les objectifs scientifiques des programmes HyMeX et MerMeX et leur stratégie générale d’observation sont d’abord présentés ci-dessous, avant de détailler plus spécifiquement la première campagne à la mer, objet de la présente demande.

2) Contexte et objectifs scientifiques des programmes HyMeX et MerMeX

HyMeX (HYdrological cycle in the Mediterranean Experiment)

Le projet HyMeX cherche à améliorer la compréhension et la modélisation du cycle de l'eau en Méditerranée, avec un intérêt particulier sur la prévisibilité et l'évolution des évènements intenses associés au cycle de l'eau. Les questions affichées par le programme HyMeX concernent plus particulièrement

− La variabilité des composantes du cycle de l'eau (précipitation, évaporation, ruissellement, transport, etc) en région méditerranéenne, dans un contexte de changement climatique global et l'impact de cette variabilité sur la ressource en eau

− Les ingrédients et mécanismes nécessaires pour qu'un événement devienne extrême (pluies intenses et crues, sécheresses, tempêtes, convection océanique)

− L'évolution des événements intenses méditerranéens dans un contexte de changement climatique global − La vulnérabilité des régions aux évènements intenses et leurs capacités à s'adapter

Pour progresser dans ces questions, la stratégie proposée pour HyMeX est de suivre et modéliser le système

couplé (océan-atmosphère-surfaces continentales), sa variabilité (de l'échelle de l'événement aux échelles saisonnières et interannuelles) et ses caractéristiques sur une décennie (2010-2020) inscrite dans un contexte de changement global.

Les questions scientifiques traitées dans HyMeX sont organisées autour de quatre thématiques principales de recherche relevant des domaines OA et SIC de l’INSU. Les deux premières concernent l'étude de la variabilité et de



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la tendance de la composante «lente» du cycle de l'eau. Il s'agira de mieux quantifier et simuler (i) les termes du bilan en eau de la mer Méditerranée qui pilotent la circulation océanique du bassin et (ii) les composantes naturelles et anthropiques du cycle hydrologique continental à l'échelle régionale. Les deux thématiques suivantes portent sur les évènements intenses : (i) les pluies intenses et crues rapides et (ii) les flux océan-atmosphère intenses, thématique qui inclut aussi bien les phénomènes atmosphériques responsables de ces flux (cyclogenèses méditerranéennes et vents régionaux) que leurs conséquences sur l'océan (formation de convection océanique et d'eaux denses). Une cinquième thématique relève plus particulièrement du domaine des SHS et concerne la vulnérabilité et la capacité d’adaptation des territoires et peuples méditerranéens. La demande de campagnes à la mer présentée ici contribue plus particulièrement à la réalisation des objectifs scientifiques des thèmes : « bilan en eau de la mer Méditerranée », « pluies intenses et crues rapides » et « flux océan-atmosphère intenses ».

Le bilan en eau de la mer Méditerranée, constitué des termes d’évaporation, de précipitation, de ruissellement, d’échanges aux détroits et de transport de vapeur d’eau, contraint deux composantes clés de la circulation océanique en Méditerranée : d’une part, le taux annuel de formation d'eau dense (incluant température et salinité) qui pilote la circulation thermohaline ; d’autre part, la densité de l'eau sortant au détroit de Gibraltar qui influence les caractéristiques de l'Océan Atlantique. Il existe cependant encore à ce jour une forte incertitude dans l'estimation et la simulation des composantes du bilan en eau de la Méditerranée. Un des objectifs d’HyMeX est de réduire cette incertitude en cherchant à répondre aux questions scientifiques suivantes :

− Quelles sont les estimations des différentes composantes du bilan en eau de la mer Méditerranée et les incertitudes associées ?

− Quelle est la variabilité du bilan en eau aux échelles interannuelles et décennales ? − Quels sont les impacts des évènements intenses et localisés (dans le temps et l'espace) sur le bilan en eau

de la mer Méditerranée ? − Comment le bilan en eau évoluera-t-il avec le changement climatique ?

Les pluies intenses et crues rapides affectent la Méditerranée occidentale essentiellement pendant l’automne.

Des précipitations quotidiennes supérieures à 200mm ne sont pas rares à cette époque de l’année, pouvant atteindre des valeurs paroxysmiques telles que 700mm pour la catastrophe du Gard en septembre 2002. La mer Méditerranée constitue une source importante d'humidité et de chaleur pour ces évènements météorologiques extrêmes. Généralement, la masse d'air instable est transportée par un fort vent de basses couches de la mer vers les reliefs où la convection se déclenche (Figure 2). Alors que les ingrédients d’échelle synoptique favorables à l’occurrence de ces évènements sont relativement bien connus, des progrès restent à faire sur l’identification des mécanismes, et surtout sur leur interaction, expliquant la localisation précise et l’intensité des pluies intenses. Il est notamment fondamental de comprendre pourquoi, à environnement de grande échelle comparable, un phénomène devient paroxysmique et non son analogue. Un des objectifs de cette thématique est donc de mieux comprendre les processus (et leurs interactions) qui pilotent la localisation et l'intensité des précipitations intenses pour améliorer leur prévisibilité.

Figure 2 : Rétro-trajectoires sur 6 heures pour des particules d’air se situant à différentes altitude dans la région des systèmes pécipitants des situations des inondations du Gard en septembre 2002 et de l’Aude en novembre 1999. On voit notamment que les particules 1 prises à une altitude de 1500 m dans la zone précipitante et qui alimentent le système précipitant en humidité et instabilité trouvent leur origine dans la couche de surface juste au dessus de la Méditerranée, dans une zone pauvre en observations. D’après Nuissier et al. (2008)



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Certaines régions de la Méditerranée (Golfe du Lion, Mer Ligure, Mer Adriatique, Mer Egée, Mer Levantine)

sont fréquemment soumises à des épisodes de vents forts qui induisent des échanges air-mer importants. Ces vents forts sont générés par des cyclogenèses ou par l’adaptation de la circulation à grande échelle aux reliefs de la région (Mistral, Tramontane, Bora, etc.) Les épisodes de pluies intenses accompagnées fréquemment d’un vent marin intense sont aussi des situations propices aux forts échanges air-mer. Ces échanges air-mer importants et en particulier le refroidissement en surface de la mer influencent considérablement le bilan en énergie et eau de la Mer Méditerranée au travers de la formation de convections océaniques profondes. Comprendre la forte variabilité interannuelle de l'occurrence et de l'intensité de la convection profonde océanique est un des objectifs d’HyMeX. En particulier, identifier les rôles respectifs du forçage atmosphérique et des processus océaniques et leurs interactions permettra de progresser dans leur modélisation et leur paramétrisation. Si les processus conduisant à la génération de vents régionaux ont été largement documentés et étudiés par le passé comme dans les expériences PYREX, ESCOMPTE ou MAP, le feedback des changements rapides de la couche limite marine et plus généralement les processus couplés air-mer intervenant au cours de ces épisodes ont été peu étudiés. Une meilleure connaissance des circulations côtières est aussi nécessaire pour mieux comprendre le transport et le devenir des apports d’eau douce, ainsi que la formation et la cascade des eaux denses du plateau vers le domaine hauturier qui contribuent à la circulation océanique en Méditerranée.

MerMeX (Marine Ecosystems Response in the Mediterranean Experiment)

Dans le contexte favorable du bassin méditerranéen, qui se comporte comme un océan miniature avec un temps de réponse court de l’ordre de quelques dizaines d’années, ayant sa propre circulation thermo-haline, des apports de rivières intenses (crues), des apports atmosphériques impulsionnels et une forte pression anthropique, le programme MerMex vise à répondre aux deux questions générales suivantes;

- Quelle est la variabilité actuelle spatiale et temporelle, à basse et haute fréquence de la structure et du fonctionnement des écosystèmes marins méditerranéens en liaison avec les conditions physico-chimiques environnementales ?

- Est-il possible d'identifier les impacts du changement climatique global et des activités anthropiques sur les cycles des principaux éléments biogéniques et sur les écosystèmes marins ?

Les réponses des écosystèmes méditerranéens face aux changements climatiques abordées au travers de ces 2 questions traitées dans MerMeX tente de différencier le rôle des principaux facteurs forçants (conditions hydrodynamiques, température et acidification, le rayonnement solaire, rapports stœchiométriques des éléments bioréactifs, contaminants chimiques, habitat). dont certains sont directement concernées par la présente demande. Les questions concernant l’impact de ces différents forçages sont entre autre :

Les conditions hydrodynamiques - Quels sont les effets d’un changement éventuel de CTH sur les bilans des éléments biogéniques aux

détroits ou aux limites de la zone d’étude ? - Quelles sont les effets des changements de régime de stratification/destratification et de l’hydrodynamique

de surface sur l’évolution des ’nutriclines’ qui marquent la composante lente de l’interaction physique - biogéochimie?

- Quels sont les effets de la convection hivernale sur les transferts d'éléments nutritifs et de matière organique dissoute et particulaire et l’exportation de matériel biogène et de sa minéralisation dans les zones méso-et bathypélagique ?

- Quelles sont les conditions physiques (flux solaire, profondeur de la couche de mélange océanique, épaisseur de la pycnocline) nécessaires au développement des écosystèmes pélagiques à l’échelle saisonnière (déterminisme des blooms) ?

Les rapports stœchiométriques des éléments bioréactifs - A quelles échelles temporelles les variations de composition des sources (fleuves, atmosphère) pourraient

modifier la stoechiométrie des eaux profondes ? et comment l'efficacité de séquestration du carbone de compartiment profond va-t-elle évoluer ?

- Quels en sont les effets sur la biodiversité, la production primaire, la reminéralisation et l’efficacité de la pompe biologique ? Quels seront les effets directs et indirects sur les réseaux trophiques (facteurs limitant la croissance, notion de rétrocontrôles…)

- Quels sont le rôle et l’impact de processus particuliers tels que la diazotrophie en système oligotrophe sur les rapports stœchiométriques du bassin méditerranéen et sur le fonctionnement de la boucle microbienne largo sensu ?



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- Comment cette structure des communautés pélagiques est elle régulée par la disponibilité des nutriments et les interactions trophiques ?

- Comment la structure des communautés pélagiques contrôle–t-elle en retour la stoechiométrie de la matière particulaire exportée et celle des éléments dissous dans les différentes masses d’eau méditerranéennes

La température et l’acidification - Quel est l’effet respectif de la température et du pCO2 sur l’acidification ? - Quel est l’effet direct sur la biodiversité (tolérance au changement de température), incluant les

changements dans la structure des communautés (shift des espèces dominantes), migration d’espèce exotiques et le fonctionnement de la chaîne trophique ?

- Quel est l’effet direct sur le métabolisme et le cycle de vie du plancton ?

Le rayonnement lumineux - Quel est l’effet potentiel des variations de pénétration des radiations salaires dans couche de surface sur le

métabolisme cellulaire, la production primaire, la structure de la chaîne trophique, la photo-minéralisation et photodégradation de la matière organique dissoute

Les contaminants chimiques - Comment l’oligotrophie favorise-t-elle la bioaccumulation des contaminants chimiques dans les organismes

marins et les chaînes trophiques ? Comment la boucle bactérienne favorise cette bioaccumulation ? La déficience en phosphore favorise-t-elle le recyclage des contaminants chimiques ?

- Quelles sont les conséquences des changements de production primaire et de la dynamique des carbonates sur les flux de contaminants chimiques ?

- Quel est le statut des « nouveaux polluants » dans la Méditerranée, incluant les produits pharmaceutiques ? Ont-ils un impact sur la chaîne trophique ?

- Comment le rayonnement UV et la température affectent-ils la transformation des contaminants chimiques dans les eaux de surface?

- Quelle est la mobilité des contaminants chimiques dans les sédiments? Sont–ils affecter par la diagénèse précoce ?

Intrication MerMeX-HyMeX A travers cette brève présentation des thématiques développées dans les composantes HyMeX et MerMeX

du chantier Méditerranée tel qu'il est envisagé, les nombreux points d'achoppement et la synergie entre les questions posées sont évidents. Si à l’évidence les répartitions des constituants chimiques et des communautés pélagiques et/ou benthiques sont directement concernées par la circulation horizontale et thermohaline, en retour l’identification des masses d’eau et leur histoire (formation, mélange, transferts côtes larges) peuvent être mieux évaluées grâce à l’utilisation des traceurs pseudo conservatifs (NO, PO, Alcalinité, CO2 total, Si - N), lesquels sont des termes sources influencés par les apports continentaux, des rivières et/ou atmosphériques. Il est dès lors évident que le choix d’effectuer une série de campagnes partagée entre les 2 programmes est novateur, car seul un échantillonnage cohérent et simultané des flux de surface et des paramètres hydrodynamiques et biogéochimiques permettra pour la première fois de définir "l’état océanographique" largo sensu du bassin.

Le plan d’échantillonnage proposé et justifié ci-après n’a pas, pour autant, la prétention de répondre à toutes les questions adressées par les programmes HyMeX et MerMeX mais il aura le mérite d’apporter des éléments fondamentaux à large et moyenne échelles sur le fonctionnement thermohalin, la formation d’eau de la Méditerranée Nord Occidentale, tout en réalisant des bilans complets et détaillée des principaux éléments biogéochimiques. Les résultats obtenus sur ces questions fondamentales du fonctionnement de la Méditerranée sont indispensables pour définir le cadre des études de processus plus ciblées, demandant une stratégie d’échantillonnage spécifique et pour mieux contraindre les exercices de modélisations dont on attend un réalisme accru, mais surtout contrôlé.

3) Stratégie générale d’observation Un des verrous actuels1 pour progresser dans la compréhension des évènements intenses en Méditerranée est notamment le peu d’observations disponibles en mer, en particulier dans les basses couches de l’atmosphère, et l’absence d’observations simultanées de la couche limite atmosphérique et de la couche de mélange océanique lors

1 Voir le livre blanc d’HyMeX (http://www.cnrm.meteo.fr/hymex/global/documents/WB_1.3.2.pdf)



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des évènements intenses. Il existe encore également une forte incertitude sur l’estimation des flux de surface dans les régimes de vents forts, que ce soient des vents induits par l’interaction du flux atmosphérique synoptique avec le relief (cyclogenèses, Mistral, Tramontane, etc.) ou des vents marins associées aux épisodes de pluie intense. Ces estimations font actuellement défaut pour la validation des paramétrisations des flux océan -atmosphère utilisés dans les modèles de prévision du temps à méso- échelle ou les modèles de climat, ou comme forçage des modèles océaniques. Au niveau de la biogéochimie, il est aujourd'hui nécessaire de lever certains verrous dans la compréhension des mécanismes physiques et biogéochimiques qui gouvernent la dynamique de la matière organique et les transferts entre les différents compartiments des écosystèmes marins. La connaissance et la modélisation des processus en jeu requièrent d’acquérir des jeux de données physiques et biogéochimiques à des échelles de temps et d'espace actuellement peu ou pas échantillonnées. Le devenir (transport, consommation, dégradation, accumulation, enfouissement) des éléments chimiques (sels nutritifs, contaminants, métaux traces…) en mer est étroitement lié aux cycles de la matière organique. Les avancées escomptées devront permettre d’améliorer et valider la paramétrisation des modèles couplés physique-biogéochimie, et progresser dans la compréhension de la dynamique des écosystèmes.

Pour progresser dans les questions scientifiques présentées ci-dessous, il est désormais évident qu’il est nécessaire de renforcer les échanges entre les disciplines permettant de partager des méthodes, des plateformes de modélisation, des collectes de données coordonnées. Même si cette orientation peut se décliner dans différentes thématiques (biodiversité, substances chimiques, contaminants…) ou différents domaines (observation et analyse, outils de gestion de données, de modélisation numérique…) l'établissement d'une cartographie fiable à l'échelle d'un bassin permettrait sans contexte la définition de stratégies pertinentes et coordonnées de préservation. La série de campagnes proposée dans ce projet s'inscrit directement dans ce nouvel axe de recherche.

La stratégie d'observations envisagée pour répondre aux objectifs scientifiques d’HyMeX et MerMeX est une stratégie emboîtée à trois niveaux dans le temps et l'espace et qui a montré son intérêt dans les campagnes expérimentales récentes telles que AMMA - EGEE ou COPS :

- une longue période d'observations (LOP2) de 10 ans (2010-2020) sur tout le bassin méditerranéen : cette

collecte de données en provenance des réseaux d'observations opérationnels et des observatoires de recherche existants, répartis sur tout le bassin, permettra d'étudier la variabilité saisonnière et interannuelle des phénomènes et de réaliser des bilans sur les flux (transport) et les transformations (évaporation, condensation) de l'eau ; elle sera renforcée par des mesures d'opportunités comme des observations sur navires marchands circulant en Méditerranée.

- des périodes d'observations renforcées (EOP3) de quelques années sur un sous-bassin : elles sont destinées à

renforcer, à l'aide de nouveaux instruments, les réseaux opérationnels et observatoires de recherche existants (MOOSE, OHM-CV, OMERE, etc.) pour des études de bilan et de processus ; la première devrait concerner le bassin occidental et la région hellénique ;

- des périodes d'observations spéciales (SOP4) sur une région d'un sous-bassin : dédiées essentiellement à des

études de processus, elles requièrent le déploiement d'instruments de recherche spécifiques, embarqués à bord d'avions, de bateaux, de ballons, etc.; la première zone ciblée sera la Méditerranée nord occidentale. Cette zone a l’avantage de regrouper la majorité des objets d’étude d’HyMeX et de MerMeX : pluies intenses et crues rapides, cyclogenèses et vents régionaux forts, convections océaniques et cascadings (Golfe du Lion), transition côtier-plateau-hauturier, grand fleuve (Rhône) et rivières intermittentes, etc.

La figure 3 présente le calendrier envisagé des SOPs/EOP sur la Méditerranée occidentale. Il est motivé par :

- D’un point de vue océanique, le souhait de suivre l’évolution de la formation et de la propagation d’eaux denses (volume, caractéristique) sur un cycle annuel. Trois périodes d’observations successives sont envisagées : une première SOP permettant de connaître les conditions avant la formation d'eaux denses (fin de l’été - automne), une seconde pendant la formation d'eaux denses (fin de l’hiver - printemps) et une troisième pour la période stratifiée et la propagation des eaux denses qui aurait lieu l’automne succédant la formation d’eau dense.

2 LOP : Long Observation Period 3 EOP : Enhanced Observation Period 4 SOP : Special Observation Period



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- D’un point de vue évènementiel, l'occurrence de pluies intenses et de crues rapides. La période propice à ces évènements sur le bassin occidental est la fin de l'été et l’automne, avec un pic d'occurrence en octobre. La période propice à l’occurrence des cyclogenèses en Méditerranée occidentale est l'hiver - début de printemps, avec un maximum autour de décembre - janvier et un pic secondaire en mars.

- D’un point de vue scientifique, HyMeX et MerMeX s’intéressent à des évènements intenses (pluies intenses, cyclogenèses et convection océanique), par conséquent peu fréquents, peu prédictibles et encore très mal échantillonnés aujourd'hui. Il est donc souhaitable, afin de maximiser les chances de réussites de rencontrer un évènement intense, de reconduire pendant au moins 2 ans de suite les périodes d’observations intensives et en les incluant dans un dispositif d’observations renforcées sur 4 ans.

Par conséquent pour maximiser les chances d’échantillonner des évènements intenses et pour assurer le suivi de la circulation océanique et de la formation des masses d'eau, il a été envisagé 2 périodes de SOP (SOP1 : 15 septembre-15 novembre et SOP2 : mars-avril5)) réparties sur 3 ans (2011-2013), encadrée d’une EOP de 4 ans (cf. Figure 3). Ce calendrier est également contraint par des projets de collaborations internationales, en particulier le désir de coordonner la SOP1.1 avec la campagne T-NAWDEX du programme international THORPEX de l’OMM et la mission Halo-THORPEX du nouvel avion allemand prévues à l’automne 2011 sur l’Atlantique. Cette composante est importante pour échantillonner les conditions atmosphériques en amont des systèmes précipitants méditerranéens et constitue une opportunité unique d'approche synoptique et simultanée des systèmes.

Figure 3 : Les calendriers des SOPs/EOP HyMeX sur la Méditerranée occidentale

4) Objectifs scientifiques des campagnes HYMEReX et moyens nécessaires Les plans d’implémentation HyMeX et MerMeX seront rédigés et discutés dans le courant de l’année 2009 et devront affiner le dispositif expérimental envisagé ci-dessous.

Objectifs généraux de la SOP 1

- Echantillonner les conditions atmosphériques en altitude et en basses couches en amont des évènements précipitants.

- Documenter les systèmes précipitants méditerranéens (microphysique, thermodynamique, circulation)

- Documenter les échanges air-mer et les caractéristiques de l’océan superficiel en amont des évènements de précipitation ou sous les évènements précipitants lorsque ceux-ci affectent le domaine marin

- Documenter les caractéristiques des masses d’eau et leur contenu en éléments biogéochimiques avant/après la formation d’eau dense

- Documenter la structure des communautés pélagiques avant/après la formation d’eau dense

- Evaluer l’activité océanique et les échanges de matière à moyenne échelle, ainsi que les flux d’eau et matière aux limites de la zone d’étude.

- Caractériser les différents régimes trophiques de la zone d’étude d’après les éléments biogéochimiques

5 L'organisation des SOP suivantes est en cours de discussion au sein des programmes HyMeX et MerMeX.



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Objectifs de la campagne à la mer HYMEReX 1, rôle du navire de réseau durant une SOP (35 jours)

- Réalisation d’un réseau hydrologique à mésoéchelle dans la zone du golfe du Lion, afin de décrire au mieux la zone avant la formation d’eau dense et de convection océanique. Le réseau hydrologique et biogéochimique aura pour rôle de servir d’état initial pour les modèles hydrodynamiques et couplés physique-biogéochimie et de permettre l’évaluation de la circulation thermohaline. Ce réseau permettra également d'obtenir une cartographie précise de la composition stoechiométrique élémentaire des différentes masses d'eau en présence et de l'intensité des activités microbiennes associées.

- Echantillonner les échanges océan-atmosphère en période propice aux événements de pluie intense sur le pourtour Méditerranéen nord occidental et préciser le rôle de la pompe biologique sur la séquestration du carbone au cours de ces évènements

- Réaliser des mesures de flux co-localisées avec les mesures des paramètres atmosphériques des bouées météo-France « golfe du Lion » et « Ligure » afin de pouvoir valider les méthodes d’estimation de flux à partir de données atmosphériques

- Réaliser les mesures de concentrations en différents éléments et selon les masses d’eau, de manière à caractériser les différents niveaux pertinents (couches mélangées, couche euphotique, nutriclines, interface eaux de surface eaux denses (selon certaines isopycnes). Il s'agit également d'établir des niveaux de contamination en MeHg des masses d’eaux.

- Evaluer les flux plateau continental – large et leur rôle dans l'exportation de matière et le fonctionnement des écosystèmes hauturiers. Il s'agit également de préciser le rôle de source ou de puits de carbone des zones côtières nord occidentales.

Objectifs de la mise en œuvre d’autres moyens : Durant chaque SOP, les objectifs généraux d’HyMeX et MerMeX demandent la mise en œuvre d’autres moyens en parallèle au navire de réseau concerné par la présente demande : On peut citer, sans être exhaustif, et pour le domaine maritime plus particulièrement, les moyens suivants envisagés pendant les SOPs : � Navire complémentaire de type N/O Suroit, navire d’intervention (30 jours)

Le programme du navire de réseau précédemment explicité est d'au moins 35 jours de manière à assurer un aspect synoptique aux mesures réalisées à une échelle infra saisonnière. En fait, il est également nécessaire de réaliser des mesures dans le flux atmosphérique en amont des systèmes précipitants (Figure 2) pour disposer d’observations simultanées de la couche limite atmosphérique et de la couche limite océanique pour évaluer en particulier les flux turbulents et étudier les interactions air-mer dans la phase de préconditionnement et d’initiation de la convection atmosphérique et océanique, puis dans la phase de stationnarité du système précipitant. Il est donc nécessaire de disposer d’un second navire muni d’un mât atmosphérique mais disposant d'une mobilité non contrainte par une stratégie de type réseau. Par ailleurs le plateau continental du golfe du Lion sera sous échantillonné par le navire de réseau aux regards de la variabilité à petite/moyenne échelle fortement dépendante du vent et des apports fluviaux. Ce second navire aura donc la charge de documenter la variabilité hydrologique et biogéochimique (avec toutefois un nombre réduits de variables) dans des régions du golfe pertinentes selon les évènements météorologiques du moment en vue de compléter la maille trop large du navire de réseau. Il s'agit donc de pouvoir réaliser des interventions ciblées, ponctuelles et intensives dans des zones qui seront définies en direct au moment de la campagne, sans perturber le déroulement de l'échantillonnage du réseau. De plus, il devra être en mesure de caractériser la dispersion des eaux fluviales en termes physiques et biogéochimiques. Ces opérations seront critiques aussi bien en période post-estivale - automnale (SOP1) qu’en période hivernale - printanière (SOP2). Par ailleurs, il est probable que les plateformes autonomes mises en œuvre dans le cadre des EOP pourront éventuellement être (re)déployées/récupérées dans des régions jugées importantes à documenter en fonction des résultats obtenus. Ce second navire pourrait donc assurer ces déploiements de flotteurs et de gliders. Enfin, le mouillage de la zone Medoc aura besoin d’être visité et ce second navire en donnera la possibilité.

La demande de ce second navire d’intervention (1 mois) sera formalisée pour l’appel d’offre 2010. Ce navire pourrait être l’un de ceux des laboratoires étrangers collaborant à Hymex. Des discussions sont en cours, et d’ores et déjà le HCMR étudie la possibilité d’assigner l’intervention au N/O Aegaio pour la SOP1.1. Le nom "d’intervention" est utilisé ici afin de marquer que le planning de ce navire sera constitué d’opérations de diverses natures de quelques jours afin de garder de la souplesse selon les conditions météorologiques et les opérations atmosphériques (avions) en cours au moment de la campagne.



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� Gliders

Dans le cadre de l'EOP, il sera fait appel au centre des gliders de la Division Technique (DT) de l’INSU à La Seyne-sur-mer. La demande concernant ces moyens portera sur quelques gliders devant assurer un suivi de certaines radiales, en particulier pendant et entre les SOP. Il s'agit en fait de contraindre / contrôler les résultats des modèles à plus haute résolution temporelle que celle des réseaux, à partir de mesures des caractéristiques des masses d’eau en termes physiques et biogéochimiques et des flux traversant ces limites. Les radiales actuellement envisagées sont Toulon - Zone de convection profonde ; Banyuls - Zone de convection profonde - Baléares ; Nice - Calvi. Une radiale complémentaire entre les Baléares et le Nord de la Sardaigne est demandée pour assurer un suivi régulier des propriétés hydrologiques le long de la limite sud du domaine d’étude. � Provors

Afin de suivre l’évolution des interfaces eau dense / eau de surface, couche euphotique, nutricline par combinaison de l’imagerie satellitale et des profils de densité, il est nécessaire de disposer dans la zone d’étude d’un nombre conséquent de flotteurs ARGO. Des profils CTD de ces flotteurs seront estimés durant toute l’année et l’étude des profondeurs de couche mélangée seront obtenues selon les techniques mises au point dans le projet PROSAT (L. Prieur, GMMC 2007). � Imagerie satellitale

Les données de couleurs de la mer, SST, voire SSS et altimétrie seront collectées systématiquement durant l’année d’étude. Afin de caractériser les régimes trophiques une analyse conjointe des données de SST et de Chla avec les profils verticaux issus des profils CTD des gliders et des provors permettra d'établir des cycles annuels des régimes de production primaire (méthode indiquée par d’Ortenzio et al. 2008). Une validation de ces approches sera également mise en place au cours des campagnes SOP. � Mouillages "à moyen long terme"

Deux lignes de mouillage permanentes sont en place en mer Ligure (zone Dyfamed) et dans la zone de convection profonde du golfe du Lion, à proximité des bouées météorologiques de Météo-France. Ces lignes sont équipées de capteurs de température (RBR), CTD (µCAT) et courantomètres de la sub-surface (100 m) jusqu’au fond (2300 m). Ces lignes ont pour objectifs de mesurer la variabilité à haute fréquence des caractéristiques thermo-halines et des conditions hydrodynamiques, et de suivre en continu l’évolution de la couche de mélange et la convection dans ses différentes phases (préconditionnement, mélange et restratification).

Le réseau HydroChanges6 est constitué de mouillages de CTD permettant de suivre la variabilité (à haute résolution temporelle sur une longue période) des caractéristiques hydrologiques en plusieurs points clés de la Méditerranée. Les mouillages de Gibraltar, notamment, ont montré l’évolution de l’eau sortante vers des températures et des salinités plus élevées (Millot et al. 2006), et la salinification de l’eau entrante (Millot 2007). Ces informations, comme les mouillages du canal de Sicile, seront essentielles pour les travaux d’HyMeX et MerMeX. � Avions de recherche atmosphériques

Plusieurs couvertures aériennes par avions de recherche sont envisagés sur la zone Méditerranée occidentale: l'ATR42 de SAFIRE devrait avoir pour mission d’échantillonner la basse et moyenne troposphère pendant la phase de pré-conditionnement-initiation de la convection atmosphérique, la phase mature de stationnarité des systèmes précipitants et la phase de dissipation ou d'évacuation du système précipitant ; le Falcon F20 de SAFIRE devrait, quant à lui, échantillonner les précurseurs et conditions d'altitude pendant les évènements précipitants ; L'intervention d'un troisième avion de recherche le DO 128 (allemand) est proposée pour les mesures de flux turbulents dans la couche limite et la SST. Finalement, le nouvel avion allemand qui interviendra pendant la mission HALO-THORPEX, associée à la campagne régionale THORPEX/T-NAWDEX, devrait permettre d'échantillonner le flux amont sur l'Atlantique dans la période de la SOP1.1.

� Ballons

Il est envisagé que des ballons de couche limite (BPCL) soient lâchés depuis les îles du bassin méditerranéen occidental ou d'Afrique du Nord pour permettre d'échantillonner le flux de basses couches sur mer alimentant les systèmes précipitants. La capacité des aéroclippers à échantillonner les zones de flux océan-atmosphère intenses sur la Méditerranée occidentale, zones pauvres en observations, fait de ce système un moyen d'observations attractif qui pourrait être utilisé pendant les SOPs d'HyMeX.

6 Voir site http://www.ciesm.org/marine/programs/hydrochanges.htm



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� Radars météorologiques

La mise en réseau de radars opérationnels existants est envisagée dans le cadre du programme HyMeX. De façon complémentaire, l’ajout de radars de recherche sur le pourtour nord-occidental permettra une couverture en observations des températures et vents (dans les systèmes précipitants) jusqu’à une distance de 100 à 200 km au dessus de la mer Méditerranée. � Modélisation et son rôle intégrateur - Modèle de recherche

Plusieurs plateformes de modélisation sont envisagées pour assimiler et interpréter les données collectées pendant les SOPS. En particulier, il est nécessaire de disposer d’un modèle à assez haute résolution initialisée sur les réseaux réalisés par le navire du réseau et forcée par les flux de surface corrigés et les flux aux frontières suivis notamment par les radiales gliders ou les données du réseau. Le rôle principal de ce modèle de recherche sera d’évaluer les formations d’eau (méthode de Wahlin, méthode Pomme) notamment la formation d’eau dense en période hivernale et la formation d’eau chaude (SST et épaisseur de la couche chaude) en fin de période estivale de manière à fournir des résultats pour HyMeX sur le pré conditionnement de l’océan aux moments des évènements intenses.

Ce modèle de recherche devra également avoir une composante biogéochimique couplée de manière à évaluer les teneurs de Chla en surface et de SST pour comparaison avec les images satellitales et de manière à disposer des évaluations de la production primaire, de la consommation en éléments nutritifs pour comparaison des évolutions d’un réseau à l’autre. Il s'agira d'équilibrer des bilans de productivité et métabolique fiables et réalistes. Le couplage d'un modèle hydrodynamique et d'un modèle biogéochimique devrait permettre une estimation des flux de minéralisation issus de la décomposition de la matière organique exportée de la surface vers l'océan intérieur

- Modèles opérationnels

Plusieurs modèles opérationnels sont ou seront en opération en 2011-2012 ; leurs résultats en temps réel pourront être utilisés pour contrôler le déploiement des gliders ou des provors au cours de l’année d’observation intensive. Après cette période, une étude de comparaison des modèles opérationnels et du modèle de recherche sensé donner des résultats plus réalistes devra être menée pour en tirer des conclusions sur des améliorations éventuelles à apporter aux différentes composantes des systèmes opérationnels. Cet aspect interactif (contrôle : rétro-contrôle) entre modèles et données expérimentales est une phase importante de ce projet.

- Contrôle des flux

Dans le dispositif scientifique prévu en 2011-2012, une étape importante est le contrôle de qualité des flux de surface mis à disposition par les modèles atmosphériques et/ou les évaluations des flux à partir des satellites. Une méthode similaire à celle utilisée lors de l’exploitation des données du programme Pomme dans l’atlantique Nord EST (Caniaux et al 2005) sera mise en œuvre afin de déterminer les corrections de flux à apporter aux meilleures estimations pour mettre en accord ces flux de surface avec les contenus thermiques, halins et de flottabilité des couches de surface à l’échelle de la zone d’étude. Ces flux seront comparés aux flux fournis par les modèles atmosphériques, en particulier ceux du nouveau modèle opérationnel de Météo-France AROME dont une version sera implémentée pendant les SOPS sur tout le bassin Méditerranéen occidental.

5) Collaboration et programme de rattachement + Des collaborations sont en cours de mise en place avec l’ICM-CSIC de Barcelone (J. Salat), qui suit les conditions hydrologiques et biogéochimiques dans le bassin Nord-Baléares, et le CNR-ISMAR à La Spezia (G.P. Gasparini), qui réalise des campagnes annuelles sur les propriétés hydrologiques du bassin algérien et de la mer Thyrénéenne. Le HCMR en Grèce est aussi impliqué dans HyMeX, avec des discussions en cours sur la possibilité de mesures avec leur navire de recherche en Méditérranée nord-occidentale. + Des collaborations avec l’IMEDEA (Palma de Majorque) et CNR-ISMAR (La Spezia) sont également prévues pour la mise en oeuvre de gliders. + Des collaborations avec le GIP Mercator-Océan sont également prévues (JM Lellouche). Elles concernent en premier lieu la fourniture de prévisions issues des systèmes opérationnels pendant les différentes SOPs. Il est également prévu de fournir des réanalyses longues (de l’ordre de 10 ou 20 ans) permettant de mieux comprendre la



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circulation thermohaline en Méditérannée et les tendances constatées. Enfin, les méthodes d’assimilation de données permettent d’effectuer des OSEs (Observing System Evaluations) et des OSSEs (Observing System Simulation Experiments) qui seront un moyen très performant de quantifier l’impact de la prise en compte de nouvelles observations ou à l’inverse, la perte d’un réseau d’observations.

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DESCRIPTIF DE LA CAMPAGNE 1- Méthodologie générale : Le réseau de station Le plan général d’observation en mer repose sur la réalisation d’un réseau de stations suffisamment dense couvrant l'ensemble de la méditerranée Nord occidentale (plateau du golfe du Lion et frontière Nord occidentale du bassin algérien). Nous proposons un échantillonnage permettant de détecter et de caractériser les tourbillons de moyenne échelle, tout en gardant à l'esprit que le rayon interne de déformation d'une structure dynamique dans cette zone est de l'ordre 2.5 à 6.5 milles. Fort de notre expérience de travail sur le terrain et en mer et des échanges avec les modélisateurs, le meilleur compromis trouvé est un ensemble de 25 radiales espacées de 20 milles et orientées NW-SE comportant 10 stations distantes en moyenne de 8 milles (Figure 4). Le temps de couverture de ce réseau (route comprise) est de 25-26 jours. La fermeture de la MNO entre les Baléares et le sud Corse sera effectuée par une série de 3 radiales espacées de 25 milles et orientées SW-NE. Elles comporteront chacune 10 stations espacées en moyenne de 20 milles. Le temps de réalisation (route comprise) est estimé à 4 à 5 jours compte tenu des fonds de~ 2700 m. Au final, un échantillonnage de 280 stations réalisé en 29 à 30 jours est envisagé. Sur ce schéma de principe, l’implémentation réelle des stations de chaque radiale tiendra compte de la topographie du fond. Elles seront par exemple resserrées sur un fond à pente raide traduisant généralement une zone de courant fort et écartées dans les zones de pente faible (i.e. partie centrale de la MNO) dans lesquelles les caractéristiques hydrodynamiques et biogéochimiques sont généralement plus homogènes. Il est clair que l'analyse instantanée des mesures ainsi que les différentes informations météorologiques et dynamiques reçues en direct à bord permettront à tout moment d'affiner ce plan d'échantillonnage, mais sans remettre en cause la couverture totale. Dans ce dispositif, nous sommes conscients que la complexité de la variabilité hydrodynamique et biogéochimique du golfe du Lion ne pourra pas être complètement appréhendée; L'utilisation conjointe du "navire d’intervention" prend ainsi toute sa dimension pour compléter et préciser le réseau proposé par des mesures ponctuelles, en répondant aux exigences des conditions qui seront rencontrées. Indiquons également que le plan d’échantillonnage, présenté ici, a été calculé pour être réalisé dans une limite de temps de 30 jours, ceci afin de garder la cohérence et la représentativité pour les couches profondes et éviter également d’échantillonner 2 fois les mêmes structures océaniques (méandres, tourbillons). Pour ces raisons, les radiales seront effectuées de proche en proche et dans un sens alternatif (NW-SE, SE-NW). La plupart des stations sera échantillonnée sur toute la colonne d'eau de manière à avoir la cartographie la plus exhaustive possible de la couche profonde, mais suivant le planning, la profondeur de certaines stations sera limitée à 1000 m. Bien évidemment, il s’agit dune planification idéale, mais elle reste réaliste (10 stations par jour avec un seul profil CTD-rosette pour le réseau et 7 stations par jour avec un seul profil CTD-rosette pour la fermeture). Un point important à considérer dans les approches couplées entre la physique et la biogéochimie est la non-cohérence entre les échelles d'observation utilisées. En effet, une approche haute fréquence comme celle prévue durant ces campagnes (1 station toutes les 2.5 h en moyenne) est raisonnable en termes de mesures à l'aide de capteurs autonomes, ou bien est compatible en termes de mesures de stocks des compartiments biogéochimiques, mais n'est pas réaliste en termes de mesures de flux (production, consommation…). Les nombreuses expériences (notamment celles récentes des campagnes POMME ou BOUM) montrent clairement les difficultés d'assumer ces différentes approches en même temps. La priorité sera donc donnée au cours de HYMEReX 1 à la cartographie intensive des stocks (SN, MOD, MOP, O2, système des carbonates, certains contaminants ou indicateurs clefs tels que le méthyl mercure…). En clair, le nombre important de personnes sera dévolu pour assurer l'échantillonnage le plus exhaustif possible du maillage en termes de stocks. Nous favoriserons ensuite les approches compatibles avec la stratégie intensive retenue (approches optiques de la production, prélèvements en continu de la couche de mélange par pompage propre pour la détermination de paramètres adaptés tels que gaz, paramètres physiologiques du phytoplancton...). Il est également préférable d'avoir le maximum de variables mesurées et exploitées à bord et donc, la plupart des matériels seront embarquées (chaînes d'auto-analyseurs SN, HTCO, détection nanomolaire, cytomètre en flux, etc.). Sur un nombre limité de stations (<10), des prélèvements par bouteilles hyperbares seront effectuées pour améliorer la connaissance sur l’activité bactérienne dans la colonne d’eau et des processus de reminéralisation. La reconduction de ce plan général permettra d’atteindre les objectifs exposés précédemment, après la réalisation des 3 campagnes du navire "de réseau" septembre octobre 2011 (SOP1.1, HYMEReX 1), mars-avril



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2012 (SOP2.1, HYMEReX 2), septembre-octobre 2012 (SOP 1.2 HYMEReX 3)7. Parallèlement, des campagnes plus spécifiquement dédiées à la mesure des flux biogéochimiques et à l'étude des processus majeurs seront organisées dans le cadre du programme MerMeX. En fait, la stratégie d'implémentation complète de MerMeX est en cours de réflexion à ce jour et sera finalisée dans le courant de l'année 2009.

Figure 4 : Carte de la Méditerranée Nord Occidentale en coordonnées Mercator (référence 41°N) montrant la côte (noir), et les

isobathes 200 m (vert) et 1000 m (bleu). les 249 stations du réseau sont marquées par les astérisques rouges et les 31 stations de la zone de fermeture par les astérisques mauves. NB : Il s’agit d’une carte "de principe", qui sera affinée à un nombre de stations constant pour resserrer les stations des radiales au dessus du talus et pour barrer les détroits selon leur orientation. La ligne bleue est la base utilisée pour positionner les 25 radiales du réseau selon l’axe majeur de la zone

2- Objectifs spécifiques des campagnes * Evaluation du volume d’eau dense formé et des flux de matière

Cette évaluation repose sur le fait que l’eau dense recherchée est celle qui réalimente le réservoir d’eau dense susceptible d’alimenter la sortie d’eau au détroit de Gibraltar. La limite de l’eau dense ainsi définie (différente de la notion d’eau profonde précédemment très étudiée) peut arbitrairement être limitée par l'isopycne 29.00 kg.m-3 en Méditerranée Nord Occidentale. C'est d'ailleurs à notre connaissance, la seule région où cette eau est formée et ventilée en hiver chaque année, mais en proportion variable. A cette formation d’eau au large, il convient toutefois d’ajouter la formation d’eau dense côtière, qui présente des caractéristiques plus variables, issue du golfe du Lion et qui s'écoule en profondeur par la voie des canyons ("cascading") et qui contribue à la formation des eaux intermédiaires, et exceptionnellement des eaux profondes de Méditerranée occidentale. L’étude de ce phénomène fait l'objet de la demande de campagne « Cascade » coordonnée par X. Durrieu de Madron dans le cadre du programme intégré européen HERMIONE. Dans notre cas, l’eau dense du large est principalement formée au début de printemps, d’où la période d’observation demandée. C'est à la fin de cette période que le réservoir d’eau dense cesse d’être alimenté.

7 La pertinence d'une prospection au cours de mars-avril 2013 (SOP 2.2 HYMEReX 4) est en cours de discussion



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Durant la période de stratification, la réserve d'eau dense constituée au cours des mois d'hiver diminue lentement de volume en raison de l’écoulement au niveau du détroit de Gibraltar (e.g. Millot et al., 2006, Millot 2007, 2008). D'ailleurs, les observations de Béthoux et al. (1988) ont montré que les modifications moyennes de niveau étaient de l'ordre de 100 m dans la partie centrale de la MNO entre mars et janvier ; Cependant, les précédents auteurs ont également montré que l’interface entre les eaux de surface et les eaux denses était largement perturbée par l’activité à moyenne échelle et par la variabilité du flux d’eau au niveau du détroit de Gibraltar. L’aspect novateur que nous proposons au cours des campagnes HYMEReX est d’estimer le changement de volume en fonction des saisons et d’une année sur l’autre. Bien que centrée sur la période hivernale, une évaluation fiable de cette variabilité nécessite un minimum de 3 campagnes réparties durant toute l'année. Les variations de volume d’eau dense au travers de 2 réseaux consécutifs et calculées à l'aide des sorties du "modèle de recherche" pourront être confrontées aux estimations de formation d’eau dense issues du modèle présenté dans les travaux de Somot (2005) et de l’application de la méthode de Wahlin en utilisant les flux de flottabilité en surface. Ces comparaisons nous permettrons de tester efficacement nos connaissances et nos méthodes, tant sur la qualité des flux que sur les formations d’eau, tout en tenant compte de la variabilité à moyenne échelle. La stratégie du réseau adoptée donnera également accès à la variabilité saisonnière de la CTH. Compte tenu du fait que cette variabilité peut également être appréhendée par des mesures des caractéristiques hydrologiques surface/fond au niveau de la frontière Baléares-Nord Sardaigne et au niveau des détroits de Corse et d’Ivice, nous aurons accès à plusieurs approches permettant de valider les chiffres avancés. En effet, une telle fermeture est prévue d'être mise en œuvre d'un point de vue des mesures physiques et d'oxygène dissous, par la prospection mensuelle de radiales à l'aide de gliders. Finalement la couverture en réseau permet un échantillonnage à moyenne échelle des contenus de couches mélangées, lesquels pris statistiquement en moyenne sur la zone et en cycle annuel permettent de contrôler la qualité des flux de surface mis à disposition par les modèles atmosphériques ou à partir des estimations satellitales (Caniaux et al., 2005). Il est évident que l'approche synoptique de chaque réseau peut servir de conditions initiales pour le "modèle de recherche". La stratégie adoptée permettra d’évaluer précisément les flux en eau mais aussi ceux des éléments physiques et biogéochimiques aux frontières entre le plateau et le large et de préciser, grâce à une résolution proche de la moyenne échelle, les éléments clefs de la circulation horizontale. L'association entre ces flux et la cartographie intensive des stocks de matière et de la biodiversité des différents systèmes rencontrés, permettra d'affiner nos connaissances sur le fonctionnement des écosystèmes méditerranéens et sur le rôle de source ou puits de carbone de la MNO. En ce sens, il sera essentiel de "resserrer" les stations au niveau du talus continental tant au niveau du courant Nord Corse et du Courant Nord Méditerranéen, qu’au niveau ouest Corse (encore mal connu) pour les eaux atlantiques, ou encore Est Minorque par lequel sortent l’eau levantine intermédiaire et l’eau profonde. La connaissance de ces flux d’eau sera alors complétée de manière originale et novatrice par les estimations des flux de chaque élément mesuré, flux côte-large et flux bidirectionnels du bassin algérien. Ainsi un réel bilan de la zone d’étude des principaux éléments biogéochimiques sera accessible et pourra servir de référence aux futures prospections. En effet, les données acquises permettront d’évaluer statistiquement et ceci selon chaque masses d'eau identifiées (surface, eau dense, eau levantine intermédiaire, eau profonde…), la valeur des rapports stœchiométriques des éléments biogènes et de disposer pour la première fois d’une estimation de la variabilité saisonnière et spatiale de ces rapports en fonction des masses d’eau. Cette question est l'une des questions essentielles pointées par le programme MerMeX. Les mesures de stocks des éléments minéraux et biogènes couplées aux mesures d'activités bactériennes permettront une détermination des flux de minéralisation durant l'exportation de matériel de la surface vers les zones méso-et bathypélagiques. Un aspect novateur consistera à définir des correspondances entre concentrations en élément chimique et masses volumiques (ou combinaison entre T et S), et ainsi de définir les principales interfaces (nutriclines, maxima d’éléments en termes de propriétés TS) qui pourront ensuite être suivies plus régulièrement au travers des profils (cartes) obtenus à l'aide des gliders et provors. 3- Variables mesurées Mesures réalisées en continu (navire en marche ou à l’arrêt) :

- Paramètres météorologiques à partir de la centrale du navire.

- Flux de surface à partir du mât météorologique ; pour que ces flux turbulents soient obtenus dans de bonnes conditions, il est nécessaire que la structure du navire et sa vitesse ne perturbent pas les écoulements au niveau du mât. Dans ce contexte l’Atalante est le navire qui fournit les meilleurs résultats. Toutefois les meilleurs



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résultats sont aussi obtenus lorsque le navire avance lentement contre le vent et ceci pendant au moins 30 minutes. Cette contrainte ne pourra pas être suivie systématiquement, mais devra l’être un nombre de fois significatif pour permettre d’améliorer nos estimations par les flux globaux ("bulks") notamment par vents faibles et vents forts.

Cette stratégie permettra également l’échantillonnage concurrent d’aérosols marins.

- Impacteurs de "grand volume", installés sur le pont avant du bateau, recueilleront les aérosols en continu pour déterminer les stocks atmosphériques particulaires de polluants volatiles organiques et halogénés.

- Courantométrie ADCP : les 2 ADCP du navire devront absolument être opérationnels au moment de la campagne, afin d’avoir une bonne résolution des courants horizontaux dans les couches de surface et une portée maximale dans les couches profondes, généralement moins cisaillées en termes d’écoulement horizontal.

- Thermosalinographe avec fluorimétrie (celui du navire)

- Bathymétrie standard

- Prélèvements propres en continu : Il est prévu d'utiliser le système de puits central du navire afin d'y installer un système de prélèvement d'eau ultrapropre (pompe et tubing en téflon + système type Ferry-BOX) pour la récolte d'échantillon de sub-surface. Cette eau pourra être utilisée pour des mesures

- de variables de stocks en continu (pCO2, O2, N2, Ar) au moyen de Licor, Spectromètre de masse en ligne et d'optodes)

- de paramètres bio-optiques en continu (de type phyto-PAM, CDOM, des collaborations sont en cours de discussion)

- des abondances de groupes majeurs pico et nano-phytoplanctoniques en semi-continu au moyen d'un cytomètre automatisé (Thyssen et al. 2008)

- de processus et de flux complémentaires par rapport au maillage CTD nécessitant ponctuellement de grands volumes (production, biodégradation….).

Mesures en station :

- Radio-sondage régulier afin de contrôler les basses couches atmosphériques

- Profil CTD – Rosette : Chaque station comportera un profil CTD - Rosette dont environ 50% atteindra les derniers mètres au-dessus fond (un système de type pinger ou équivalent est donc requis). La rosette sera munie d’une CTD SBE 911 comportant (configuration déjà utilisée avec succès lors de la campagne BOUM 2008 ; Notons que cette configuration sera discuté dans les mois qui viennent durant la phase de préparation de l'implémentation MerMeX) :

+ 2 jeux de capteurs T et C (primaire et secondaire) + Fluorimètres (2 à choisir entre 1 pour les mesures de Chlorophylle a, 1 pour les mesures de

concentration en CDOM et 1 pour les mesures de signature de contaminants aromatiques sonde Chelsea)

+ 1 transmissomètre donnant accès au contenu en carbone particulaire + 1 "backscattering meter" donnant une indication de taille du matériel particulaire + Capteur PAR pour CTD rosette (profil < 1000m) + Capteur oxygène SBE43 + Altimètre + 1 PVM pour le comptage des grosses particules et la répartition en taille + 1 ISUS pour le profil de nitrate en continu + 2 L-ADCP pour les profils de courant jusque grande profondeur

La rosette comportera 24 bouteilles standards de 12 litres pour mesurer les concentrations : • En éléments minéraux biogènes : sels nutritifs, NO3, NO2, PO4, Si(OH)4 et pour les couches de surface NH4 • En Matière Organique Dissoute (COD, NOD, POD) • En Matière Organique Particulaire (COP, NOP, POP) pour les couches de surface • En oxygène dissous, en CO2, en alcalinité totale et en pH • En pigment (pour les couches de surface) • En contaminants chimiques (type méthyl mercure) et traceurs de masses d’eau côtière (Al, Ca, Si particulaire) • En diversité procaryotique et phytoplanctonique (cytométrie en flux, microscopie inversée, microscopie à

épifluorescence)



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Les niveaux échantillonnés par les bouteilles tiendront compte du niveau des interfaces, mais dans la mesure du possible seront répartis de manière identique lors des différentes campagnes, afin de disposer au final d’une base de données cohérente, destinée à déterminer les relations stœchiométriques d’un point de vue statistique et de discrétiser parfaitement les différentes masses d'eau. En fait, les prélèvements par rosette pourront également servir à la détermination de concentrations de référence d’un large spectre de polluants hydrocarbonés, organohalogénés et de métaux. Le problème majeur étant que la mesure de leurs concentrations dans la phase particulaire nécessite de grands volumes d’eau (<60L) et qu'il est impossible de dupliquer les profils ou allouer des stations spécifiques à ces mesures. Pour palier ce problème, en surface, ce volume sera obtenu par pompage sans perturbation de la stratégie haute fréquence à l'aide du système de prélèvement en continu mis en place spécialement. Pour les masses d’eau profonde, les volumes nécessaires seront obtenus en regroupant les prélèvements d’une même profondeur de différentes rosettes successives. Les niveaux et les stations seront sélectionnés pour déterminer au mieux les stocks de contaminants et de bio-marqueurs moléculaires dans les différentes masses d’eau, en suivant si possible un gradient côte-large. - Opérations complémentaires : L'objectif "biogéochimique" de la campagne HYMEReX 1 est clairement d'obtenir une vision synoptique de la distribution spatiale à haute fréquence des principaux éléments chimiques (liste la plus exhaustive possible compte tenu des contraintes expérimentales) de la MNO. La priorité est donc donnée aux mesures de stocks et d'indicateurs éventuels, de manière à ne perturber ni le rythme des profils CTD, ni la fréquence des stations. Reste que l'on ne peut raisonnablement pas s'affranchir de contrôler également certains processus dominants ou l'intensité de certaines activités biologiques qui sont essentiels dans la compréhension du fonctionnement et de l'organisation des écosystèmes. Pour cette raison, il est prévu au cours de HYMEReX 1 de faire des mesures complémentaires de flux biologiques telles que la production primaire (qui permettra de calibrer les approches optiques), d'activité bactérienne ("classique + hyperbare" permettant d'estimer des flux de production organo-hétérotrophes et chémo-autotrophes), ou encore d'activités ecto-enzymatiques (aminopeptidase, phosphatase) permettant de rendre compte de l'état physiologique des écosystèmes. En effet, la réponse des écosystèmes méditerranéens aux changements de régime hydrodynamique, de stratification / destratification ou au changement interannuel du régime de convection hivernale sur les transferts d'éléments nutritifs et de matière organique entre la couche euphotique et les couches profondes est finalement peu documentée sur un plan biogéochimique. Or, il est indispensable de s'intéresser aux activités procaryotiques pour comprendre l’influence des forçages physiques sur l'évolution des cycles biogéochimiques. Les travaux de Bianchi & Garcin (1994) suggèrent que la communauté microbienne prélevée en profondeur, après une période de convection hivernale, est en fait un mélange de communautés provenant de la surface (donc non adaptées à une forte pression hydrostatique) et de communautés endémiques du milieu profond. Il est essentiel de prendre en compte l'effet de la pression hydrostatique pour une estimation fiable de l'activité des communautés. Il est donc prévu au cours de HYMEReX 1 de réaliser, sur quelques stations clefs, des mesures d'activité procaryotique en hyperbarie sans remettre en cause la stratégie haute fréquence (cf ci-après). Dans le cadre du Chantier méditerranéen et du programme d'observation MOOSE, des stations instrumentées sont déjà ou seront opérationnelles avant la campagne HYMEReX. Ces stations permettent un suivi eulériens de données hydrologiques et biogéochimiques. Deux points particuliers sont en relation avec la présente demande de campagne à la mer: (i) l’effet de la pression hydrostatique sur l’activité procaryotique. Dans le courant de la mission, 4-8 stations

profondes au large (stations HPB) seront échantillonnées afin d'avoir des mesures d'activité microbienne en profondeur. En fait, 4 bouteilles spéciales (HPBs) seront parfois gréées sur la rosette à la place de 6 Niskin "classiques". Le prélèvement nécessite 10 min supplémentaire par rapport à un prélèvement classique pour le remplissage des HPBs. Les profondeurs de prélèvements des HPBs seront choisies en fonction des masses d’eaux en présence (entre 1000 et 2500m de profondeur).

(ii) la dynamique in situ de l’oxygène dissous. Le déploiement de lignes de mouillage fixes ou dérivantes instrumentées avec des systèmes IODA6000 devra être couplé, soit à des opérations "du bateau d'intervention" soit à d’autres opérations (N/O Téthys II ou autres). Sur 3-5 stations, un mouillage fixe instrumenté de ~3 systèmes IODA6000, ADCP, CTD (au minimum) sera installé avant la campagne HYMEReX 1. Un relevage et une maintenance des mouillages seront effectués par le "navire d'intervention" lors de HYMEReX 1 pour un redéploiement immédiat (temps bateau estimé à 3 heures).

Un autre aspect incontournable du fonctionnement et de la dynamique des écosystèmes concerne la distribution et la variabilité de la répartition de molécules considérée comme "polluantes". Par exemple, le mono éthyle mercure (MeHg) est une molécule bio-réactive qui joue un rôle majeur dans la biomagnification et la toxicité du mercure dans les réseaux trophiques aquatiques (Jensen & Jernelöv 1969, Morel et al. 1998). Dès les années 70, il a été montré que les poissons méditerranéens étaient jusqu'à 2 fois plus riches en mercure (sous forme méthylée notamment) que des poissons de la même espèce, péchés dans les eaux atlantiques (e.g. Bernhard & Renzoni



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1977). Ceci a été confirmé depuis (voir http://www.ifremer.fr/medicis/EN/projets/merlumed.html). Pourtant, il manque cruellement de données, aussi bien en milieu côtier que hauturier, permettant d'identifier l'origine de cette molécule. De récents travaux montrent que le MeHg est produit dans les eaux du large en Méditerranée (Cossa et al., sous presse), mais la méthylation du Hg inorganique intervient également dans les sédiments côtiers, ceci bien que le MeHg soit présent dans les rejets continentaux. Une cartographie précise et complète de la MNO comme celle sui sera conduite lors de HYMEReX, apportera des réponses essentielles sur les sources potentielles de cette molécule toxique. De façon complémentaire, il s'agit également au cours de nos campagnes, de mesurer la concentration de certaines molécules ciblées (e.g. Al, Ca, Si particulaire) afin d'avoir des informations sur l'origine océanique ou terrigène de la matière rencontrée. 4- Déroulement de la campagne Durée Comme indiqué précédemment, le temps effectif d'échantillonnage prévu est de 29.5 jours auquel il convient d’ajouter environ 1.5 jours pour le transit port - début des mesures, le transit entre la fin de la zone MNO proprement dite et le début d’exploration de la zone frontière entre les Baléares et la Corse et enfin le transit de retour au port (Toulon ou Marseille). Aucun jour de mauvais temps n’est actuellement comptabilisé, mais la probabilité de rencontrer du temps "non maniable" est faible dans les périodes demandées (compte tenu de la taille de navire et du matériel à mettre à la mer). En ce qui concerne l’embarquement du matériel, il convient de prévoir un minimum de 3 jours d’installation au port d’embarquement (complexité de la mise en place du mât météorologique, tests à effectuer pour qu’il soit opérationnel dès la sortie du port, complexité des appareils à installer et rendre opérationnels avant de départ…). Seul 1 jour pour le débarquement est prévu ; Donc au total la durée demandée de mise à disposition de navire est de 29.5 + 1.5 + 3 + 1 = 35 jours. Chronologie Les radiales NE-SW ou l’inverse en MNO seront effectuées progressivement du SW près de l’Espagne vers le Nord Est près de l’Italie afin de remonter le courant principal qui est le courant près des côtes françaises. Les radiales de fermeture de la zone seront effectuées à la fin de la campagne dans un sens qui tiendra compte de la direction générale du vent, de manière à maximiser le nombre de bonnes mesures de flux. Aucune escale n’est demandée de manière à assurer au mieux possible la synopticité des mesures. Le calendrier détaillé n’est pas fourni dans cette première demande. Il sera finalisé dans le détail courant 2009 comme indiqué dans le préambule. Le tableau suivant permet de rendre compte de l'organisation générale et de la faisabilité de la campagne.

jours opérations commentaire

Jours 1 à 2 Chargement du mât, montage des capteurs Chargement du matériel et installation des laboratoires

Jour 3 Installation du matériel et test des capteurs du mât Installation des laboratoires et des systèmes de prélèvement

Jours 4 à 29 Transit (36 heures) et réalisations des 25 radiales de 10 stations, axe NW-SE et SE NW en travers de la MNO

Quadrillage de la MNO

Jours 30 à 33 Transit et réalisations des 3 radiales de 10 stations SW-NE Entre les Baléares et le sud Corse - Nord Sardaigne

fermeture du système

Jour 34 Fin des stations de la dernière radiale et transit vers le port (20 heures)

Jour 35 Débarquement du matériel fin de mise à disposition

5- Bibliographie

Voir en fin de document 4



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MOYENS A METTRE EN OEUVRE Mât atmosphérique L’étude conjointe de l’évolution des couches limites océaniques et atmosphériques est constitue un point clé du projet HyMeX. Elle requière notamment de décrire l’évolution des flux de quantité de mouvement et des flux de chaleur radiatifs à l’interface air-mer. Les objectifs scientifiques concernant cette thématique, pour HyMeX, sont d’une part liés à l’utilisation des flux mesurés, notamment pour vérifier l’adéquation entre contenu thermique des couches superficielles de l’océan et les flux et concernent d’autre part la métrologie des flux. En effet, la mesure des flux turbulents comporte encore des incertitudes importantes, notamment aux vents faibles, aux vents forts, et en cas de précipitation. Le système de mesure de turbulence développé par un groupe de laboratoires nationaux depuis 1992 (CETP, CNRM, DT INSU, LOCEAN) est prévu pour effectuer ce type de mesures. Il est constitué d’une base de 3 instruments de mesure de turbulence (réfractomètre hyperfréquence, centrale inertielle, anémomètre sonique), et d’instruments météo-océaniques lents (température, humidité, pression, flux radiatifs, mesure de température superficielle de la mer par infrarouges) et de mesure de position (GPS). Selon les campagnes et les objectifs scientifiques, de nouveaux instruments sont ajoutés, comme une mesure redondante des fluctuations d’humidité, ou un prototype d’instrument pour mesurer les fluctuations de pression. Enfin, pour HyMeX, quelques améliorations techniques seront apportées au système de base, notamment au niveau de la synchronisation entre instruments et mesure des mouvements du navire. Le système de mesure de turbulence a été installé avec succès sur des navires de tailles diverses, mais son installation sur N/O L’Atalante est de loin la plus aisée et la plus satisfaisante, en raison de l’existence d’une plateforme météorologique à l’avant du navire. Cette plateforme est la seule qui permette d’éventuels réglages ou réparations des instruments pendant la campagne, ce qui assure de manière quasiment infaillible de revenir de campagne avec des données utilisables. Le N/O L’Atalante a été validée en tant que plateforme de mesure de flux pendant la campagne EGEE3-AMMA dans le golfe de Guinée (Bourras et al. 2009, JGR, sous presse). Le N/O L’Atalante offre plusieurs autres avantages, comme la possibilité de déployer, sans réelle contrainte d’espace, des dispositifs de mesures complémentaires ou redondants, comme la mesure de précipitation par spectropluviomètre et par systèmes de type Hasse et Org, ou encore la mesure de température des précipitations. Les mesures météorologiques redondantes sont précieuses car elles permettent des inter-comparaisons et par suite, un étalonnage validé des instruments rapides. Équipements fixes mis en œuvre par GENAVIR, par l'IPEV ou par l’IRD Treuil électro-porteur, Treuil hydrologique, Portique ADCP de coque, Thermo-salinographe, Centrale météorologique

Équipements mobiles mis en œuvre par GENAVIR, par l'IPEV, par l’IRD ou les parcs nationaux (INSU)

• 1 Sonde CTD Sea-Bird SBE-911+ (6000m, 2C, 2T) équipée de fluorimètres (Chla, Cdom, aromatique) (+), d’un transmissomètre, d’un capteur de lumière PAR(+), d’un capteur O2 SBE 43(+), d’un PVM prototype, d’un LADCP

(+) en fonction de la configuration retenue • 1 rosette SBE-32 SeaBird 24 bouteilles • Salinomètre embarquable

Laboratoires et outils de dépouillement informatique nécessaires à bord A bord : PC scientifique, laboratoires humide, laboratoire sec, laboratoire propre (mesures chimiques propres et utilisation de solvants, centrale météo, accès aux hottes à filtre (En fait tous les laboratoires seront utilisés et le hangar devra être libre de tout engin ; des incubateurs nécessitant une circulation d'eau de surface en continu seront installés sur les ponts avant ainsi que des "impacteurs de grand volume"). Nécessité d'eau distillée de bonne qualité dans tous les laboratoires.

A embarquer : container pour isotopes



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Liste des des produits chimiques ou radioactifs à embarquer Produits radioactifs = NaH14CO3,

3H-Leucine et 3H-Thymidine La totalité des déchets sera conditionnée selon les procédures ad hoc et ramené à terre pour

traitement adéquat (sous la responsabilité d'une personne "radio-compétente")

Nom usuel du produit Formule chimique Quantité embarquée et Nature Préciser obligatoirement

concentration S : solide, Dangereux

L : liquide Non dangereux

G : gaz Ionisant

Non ionisant

Acetanilide C6H5NH(COCH3) 200ml, 25mM C L Non dangereux

Hélium He 20 Bouteilles B50 G Non dangereux

Air comprimé Air 3 bouteilles B50 G Non dangereux

Acide ascorbique C6H8O6 1000 g S Non dangereux

Acide chlorhydrique HCl 5 litres, 37 % L Dangereux

Acide orthophosphorique H3PO4 150 ml, 85 % L Dangereux

Acide orthophosphorique H3PO4 200 ml, 17 % L Dangereux

Acide Sulfurique H2SO4 6 litres, 28 % L Dangereux

Acide oxalique C2H2O4 , 2H2O 500g L Dangereux

Ammoniaque NH3 1 litre L Dangereux

Ammonium Chlorure NH4Cl 1500g S Non dangereux

Ammonium Sulfate (NH4)2SO4 2g S Non dangereux

Brij 35 250ml L Non dangereux

Cadmium Cd 3g S Dangereux

Chlorure mercurique HgCl2 100 ml, 1 g/l L Dangereux

Ethanol CH3OH 2 litres L Dangereux

Hydroxyde de sodium NaOH 1kg pur S Dangereux N-naphtyl

ethylènediammoniumdichloride C12H16Cl2N2.CH3OH 10g S Dangereux

Molybdate d'ammonium (NH4)6Mo7.4H2O 1000 g S Non dangereux OPA (Phthaldialdehyde) C8H6O2 56g S Dangereux

Phosphate de potassium KH2PO4 10g S Non dangereux

Potassium-antimoine-oxytartrate K(SbO)C4H4O6.0,5H2O 20g S Dangereux

Potassium nitrate KNO3 2g S Non dangereux

Sodium borate B4Na2O7 1kg S Non dangereux

Sodium nitrite NaNO2 2g S Non dangereux

Sodium sulfite Na2SO3 4g S Dangereux

Sulfanilamide C6H8N2O2S 100g S Non dangereux

Matériel propre de l'équipe demandeuse (préciser si acquérir) MF-CNRM

• Capteurs de rayonnement • Capteurs de précipitation • Anémomètres girouette • Système d'acquisition • Thermo hygromètre sous abri • Banc de radiosondage • Sondes météorologiques • Pluviomètre Hasse • Pluviomètre ORG • Baromètres • Analyseur CO2 / H2O



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LOBB

• Systèmes de filtation • Autoclave de paillasse • Four à moufle de paillasse • Analyseur TOC-V Shimadzu • Analyseur de DIC ultrasensible (en cours d'acquisition) • Autoanalyseur de sels nutritifs Seal-Bran Luebbe AA3 • Spectro-Fluorimètre JASCO • Cytomètre en flux (Facscan, BD-Biosciences)

LMGEM-COM :

• Conteneur pour expériences hyperbares (Bains thermostatés, Refroidisseur) • HPSS (High Pressure Serial Sampler) / Générateur de pression piloté • 15 bouteilles hyperbares (HPBs) pour mesure d'activités procaryotiques en milieu profond • 5 x IODA6000 • Système d'ultrafiltration • Spectrofluorimètre KONTRON SFM25 • Microscope à épifluorescence Olympus • Microcentrifugeuse réfrigérée • Capteur de lumière (spectroirradiancemètre)

LOV

• PVM à coupler sur CTD Rosette • Flacons pour analyse de salinité • Rampes de filtration (pigments)



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ANALYSE ET TRAITEMENT DES ECHANTILLONS ET DES DONNEES Acquisition en continu :

Météorologie, ADCP de coque et thermo-salinographe Les données seront transmises en temps semi-réel (vacation journalière) ainsi que les données CTD pour les services opérationnels. Les données du thermo-salinographe seront calibrées/contrôlées contre les données de CTD de surface Celles des ADCP seront traitées par le service ad hoc Ifremer/Genavir Données de flux turbulents et météorologie :

Station de radiosondages (CNRM) :

Réalisation de radiosondages : Pression température humidité sous ballon gonflé à l'hélium. Système installé et sondages réalisés en timonerie arrière sur l'Atalante (Idem Campagnes Pomme et Egée) Nécessité d'embarquer de l'Helium en bouteilles B50 (200 Bar). Stockage en extérieur Installation de 3 antennes sur le pont supérieur Emission en temps réel vers le système météorologique mondial de messages via l'antenne inmarsat (système autonome indépendant du navire)

Mesures Météorologiques lentes et flux turbulents (CETP + DT INSU + CNRM) :

Le calcul des flux turbulent comporte une phase de validation des variables mesurées, qui est effectuée par inter comparaison entre les mesures des différents instruments, et une seconde phase de calcul de turbulence. Les flux sont calculés selon trois méthodes, la méthode aérodynamique de masse, la méthode des covariances et la méthode inertio-dissipative. Ces 3 méthodes correspondent respectivement à 3 gammes d’échelles spatio - temporelles. Description des données brutes :

- Données turbulentes brutes (séries temporelles acquises à 50 Hz) : trois composantes du vent, température de l’air mesurée par anémomètre sonique, trois composantes des accélérations linéaires du navire, trois composantes des accélérations angulaires du navire, co-indice de réfraction de l’air à 9.6 GHz

- Données météorologiques brutes (séries temporelles à 1,2, ou 10 sec) : Température de l’air, Humidité de l’air, Flux radiatif thermique (infrarouge), Flux radiatif solaire (visible), Pression atmosphérique, Température de surface de la mer (thermosalinographe), Température de peau (infrarouge), Taux de précipitation, Données de navigation (paramètres de bord), Coordonnées GPS, Loch (vitesse du navire) Pour cela sont utilisés le mât fixe de l'Atalante (avant) et le mât central (mesures de flux radiatifs descendant) Système d'acquisition : Capteurs installés sur le pont avant (pression, précipitations, température de peau) Capteurs installés sur le mât avant (vent, température, humidité) Ce dispositif nécessite la mise à disposition de données complémentaires fournies par le bord (attitude du navire, navigation) comme déjà réalisé pendant Egée. Ces données sont ensuite acquises et synchronisées avec les mesures météo lentes et rapides par le système d'acquisition Météo-France Données hydrologiques

Les données brutes issues de la sonde CTD et de ses capteurs annexes (turbidité, fluorescence, CDOM, oxygène dissous), et autres acquisitions physiques en continu (thermo-salinomètre, station météo…) seront prétraitées à bord et converties pour pouvoir être cartographiées et aider au positionnement des stations. Données L-ADCP Les données brutes du LADCP seront traitées suivant la méthode inverse mise au point par M. Visbeck (LDEO) (version 10) sous un environnement Matlab. Cette méthode permet d'intégrer :

• les données GPS de navigation pour estimer la dérive du système navire-rosette, • les données de l'ADCP de coque pour contraindre le profil mesuré par le L-ADCP • les séries temporelles et les profils verticaux de la CTD indexés sur la pression pour indiquer la profondeur et

la vitesse du son (calculée d'après les paramètres de pression, salinité et température) • l'option "bottom-track" pour imposer une vitesse absolue au profil lorsque le L-ADCP "perçoit" le fond.



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Prélèvements d’eau / Analyses et traitements des échantillons (en précisant là bord ou à terre) Sels nutritifs - à bord Les sels nutritifs seront analysés immédiatement à bord après prélèvement sur un autoanalyseur Seal-Bran&Luebbe AA3 selon Tréguer et Le Corre (1975). Les nitrates + nitrites, phosphates et Silicates seront analysés respectivement selon Wood et al. (1967), Murphy et Riley (1962) et Mullin et Riley (1955). La concentration en ammonium sera mesurée par fluorimétrie (Holmes et al. 1999) à l'aide d'un SpectroFluorimètre JASCO FP-2020. Matière particulaire (Carbone, azote et phosphore) Pour les déterminations de matière particulaire, les échantillons seront filtrés sur des GF/F Whatman préalablement calcinés (6h, 450°C). Pour le carbone et l'azote particulaire, les filtres seront séchés à l'étuve (50°C) pendant 24h et conservés jusqu'à leur analyse au retour de la campagne. Le carbone et l'azote particulaire seront alors déterminés sur un analyseur CHN 2400 Perkin Elmer (standardisation à l'aide de l'acétanilide). A bord, pour le phosphore (et simultanément l'azote particulaire), les analyses seront effectuées immédiatement après filtration par oxydation humide selon (Pujo-Pay & Raimbault, 1994). Matière Organique Dissoute (Carbone, azote et phosphore) - à bord La matière organique dissoute sera analysée immédiatement à bord après prélèvement et filtration des échantillons. Le carbone organique dissous sera analysé par combustion catalytique à haute température sur un analyseur Shimadzu TOC-V selon (Sugimura & Suzuki 1988, Cauwet 1994 Sohrin & Sempéré 2005). L'azote et le phosphore organique dissous seront analysés simultanément par oxydation humide selon Pujo-Pay & Raimbault (1994) et Pujo-Pay et al. (1997). Structure des communautés pico-, nano- et micro-phytoplanctoniques (+micro- et mésozooplancton) - à bord Les échantillons d’eau de mer prélevés sur la rosette sont immédiatement analysés en cytométrie en flux pour dénombrer les cellules du picophytoplancton et suivre l’évolution spatiale de la structure des peuplements détectés selon des protocoles éprouvés et décrits dans Troussellier et al. (1995) et Marie et al. (1997). Pour chaque échantillon prélevé sur la rosette, une fraction sera fixé au glutaraldéhyde (1% final) et conservé à l’azote liquide, puis à -80°C, pour être ramené et analysé au laboratoire à des fins d’analyses complémentaires, selon le protocole de Vaulot et al. 1989. Ces analyses complémentaires peuvent inclure les dénombrements de bactéries et des virus (Marie et al. 1999). Abondances, biovolume, biomasse, groupes phylogénétiques des procaryotes hétérotrophes Différents volumes (variable selon la profondeur) d'échantillons seront formolés, stockés à 4°C puis filtrés sur des filtres de différentes porosités (0.2, 1-2 µm) sur un support filtre en nitrocellulose à l'aide d'un multi-filtreur. Les filtres ainsi obtenus seront stockés à -20°C dans des tubes en plastique jusqu'à analyse au laboratoire (microscopie à épifluorescence couplé à un analyseur d'images). Activités procaryotiques: Production hétérotrophe procaryotique (incorporation de 3H-Leu dans les protéines et de 3H-thymidine dans l'ADN) Fixation de carbone inorganique à l'obscurité : réactions anaplérotiques et chémo-autotrophie en milieu profond (assimilation de 14C-HCO3

-). Les mesures d'activités procaryotiques seront réalisées directement à bord du navire, dans le "conteneur isotope". La séquence de manipulation est : ajout du traceur adéquat dans des aliquots d'eau de mer entre 2 et 50 ml, incubation quelques heures au noir, fixation (formaldéhyde et/ou acide trichloracétique), et filtration. Le traitement des filtres (ajout de scintillant, passage au compteur a scintillation) sera réalisé à terre. Activités ecto-enzymatiques (aminopeptidase, phosphatase) Les échantillons prélevés sont distribués, soit directement dans des cuves jetables, soit dans des tubes de plus grand volume sous échantillonnés ensuite au cours du temps. La dégradation du substrat fluorogénique (MUF-substrat ou MCA-substrat) correspond à l'augmentation progressive de la concentration produit d'hydrolyse (MCA ou MUF) qui est suivi en mesurant sa fluorescence par spectrofluorimétrie. Ce dosage sera réalisé à bord. cDOM et caractère labile/réfractaire de la matière organique dissoute La qualité de la MOD va être évaluée par mesure des composés connus comme les acides amines et les sucres par chromatographie liquide. Ce type d’analyse comprend aussi une étape dessalement de l’échantillon et par conséquent les analyses vont être réalisées à terre. Brièvement les échantillons des sucres et les acides amines vont être collectés à l’aide des bouteilles Niskin et transférés dans des bouteilles en verre de 500 mL. Les échantillons peuvent être stockés dans un congélateur à -20°C à l’obscurité. Quelques expériences de biodégradation sur quelques stations pourront compléter cette approche.



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La matière organique du haut poids moléculaire (HMWDOM) va être collectée par ultrafiltration à bord du bateau. Les échantillons de surface (<500 m) nécessitent une filtration de 1000-5000 L tandis que ceux du fond (>1000m) >5000L afin de pouvoir récupérer une quantité suffisante du matériel (5-10 g) pour des analyses antérieurs. La HMWDOM va être concentrée dans une bouteille en Téflon de 2L et stockée au congélateur à -20°C jusqu'à analyse à terre. Son contenu en sucre va être mesuré après hydrolyse acide (HCl 100°C, 4h) par chromatographie d’échange anionique couplée à l’ampèrometrie pulsée (HPAEC-PAD) ou bien par HPLC-RI. Des mesures par résonnance magnétique nucléaire (RMN) sont également prévues (Panagiotopoulos et al. 2007). Production primaire (paramètres photosynthétiques) La réalisation de courbes production vs intensité lumineuse, connues sous le nom de courbes PvE (Behrenfeld & Falkowski 1997), permet d'estimer Pb

max, le taux maximal d'assimilation de carbone par unité de chlorophylle a [mgC.(mg chla)-1.h-1] ainsi que l'indice de photo-adaptation des populations photosynthétiques (désigné par Ek), correspondant au rapport entre Pb

max et α, la valeur de la pente à l'origine de la courbe de réponse PvE. La détermination de ces paramètres photosynthétiques sera obtenue par ajustement (à l'aide du logiciel TableCurve) du modèle Arctangente (Jassby & Platt 1976). Les courbes PvE seront réalisées par marquage radioactifs (NaH14CO3) pour 15 niveaux d'éclairement (+1 flacon opaque, incubation pendant 30 min), dans un gradient de lumière (étalonnés à l'aide d'un Licor 4Pi) réalisé dans un incubateur thermo-régulé spécialement conçu. En fin d'incubation, chaque niveau est filtré (Whatman GF/F 25 mm), les filtres sont acidifiés et séchés à l'étuve puis conservés à température ambiante dans les flacons à scintillation jusqu'à comptage au laboratoire. Contaminants ++ Les filtres obtenus par filtration à bord de grands volumes d’eau prélevée à la même profondeur après plusieurs rosettes consécutives seront conservés (congelés ou non selon les polluants) et analysés au laboratoire après la campagne pour déterminer les valeurs de références de polluants dans les différentes masses d’eau du Golfe du Lion (Marchand et al. 1988 ; Tolosa et al. 1997). De même, les aérosols collectés par les "impacteurs grands volumes" seront congelées et analysés ultérieurement (Mandalakis et Stephanou,2002) de manière à préciser la composition des aérosols, terrigènes et/ou marins suivant leur région source et les conditions atmosphériques. ++ L’eau de la rosette sera filtrée sur GF/F (0,7 µm), les lipides extraits et les extraits analysés en TLC/FID (Goutx et al. 2009). Il s'agira de documenter à haute résolution spatiale la distribution des lipides dans le golfe du Lion, la contribution des hydrocarbures totaux et comparer ces mesures à celles obtenues en Méditerranée hauturière au site Dyfamed. La quantité d’hydrocarbures totaux sera comparée aux quantités d’hydrocarbures aromatiques contaminants mesurées par la sonde chelsea UVmini tracka.(présence d’aromatique « naphtalen-like molecules » (Tedetti et al. en préparation). ++ Méthyl Mercure (MeHg) Des profils de la distribution de MeHg dans la colonne d'eau seront obtenus en prélevant 250 mL d'échantillon dans les bouteilles Niskin de la rosette (Lamborg et al. 2006). Il s'agira de documenter (i) la zone du plateau continental, (ii) les accores du plateau et (iii) les zones hauturières adjacente. Les échantillons sont conservés dans des bouteilles en Téflon (FEP) préalablement rincées à l'acide. Elles seront analysées de retour au laboratoirepar le méthode décrite dans Cossa et al. (sous presse), en utilisant une génération hybride, une chromatographie cryogénique et une détection atomique de fluorescence ++ Biomarqueurs moléculaires Les échantillons d’eau prélevés par rosette sont filtrés et conservés congelés jusqu’aux laboratoires. Les analyses de biomarqueurs de plantes supérieures (n-alkanes et n-alkanols) décriront le caractère terrigène des stocks de matière organique particulaire (Pancost et al.,2004) Calendrier prévu pour l'alimentation des bases de données Données hydrologiques, météorologiques, ADCP / L-ADCP (à l’échéance de 6 mois)

• Calibration / validation les données hydrologiques • Validation des données ADCP de coque (Logiciel Cascade) • Validation des données L-ADCP (Logiciel LADCP) • Validation des données météorologiques



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Description des données de flux de surface fournies après traitement :

Sont produits : Flux turbulents de quantité de mouvement, de chaleur sensible et de chaleur latente, Rapport de Monin-Obukhov, Vent vrai (module et direction) par rapport à la surface et par rapport au fond, corrigé de la distorsion de l’écoulement aérodynamique. Les méthodes de calcul utilisées sont : - Méthode inertio-dissipative, méthode spectrale basée sur les mesures acquises entre 1 et 12 Hz, par application des théories de Kolmogorov et Monin-Obukhov - Méthode des covariances, méthode basée sur la partie du spectre comprise entre 0.01 et 1 Hz. Le calcul le plus direct des flux, mais également le plus délicat, car les séries temporelles de vent doivent être corrigées des mouvements du navire - Méthode aérodynamique de masse, pour comparaison : nécessite d’utiliser des paramétrisations des coefficients d’échange. Données biogéochimiques (à l'échéance de 6 mois)

• Analyse SN (NO3, NO2, NH4, SiOH4, PO4) • Analyse MOD (C, N, P) • Analyse MOP (C, H, N, Si)

Données biogéochimiques (à l'échéance de 1 an)

• Comptage radioactivité production autotrophe, hétérotrophe procaryotique, dark CO2 fixation • Abondance, biovolumes, diversité (CARD-FISH) des procaryotes par microscopie à épifluorescence • Abondance microbienne (auto- et hétérotrophe) par cytométrie en flux • Viabilité procaryotique par cytométrie en flux • Analyse des lipides et hydrocarbures totaux

Données biogéochimiques (à l'échéance de 2 ans)

• Diversité des Bacteria et des Archaea A l’échéance de 2 ans (série de 3-4 campagnes), l’ensemble des données s’insérera dans les bases de données des programmes du chantier Méditerranée. Elles seront par ailleurs validées et transmises au SISMER. Stockage des échantillons Les échantillons seront stockés dans les laboratoires participants, selon les procédures classiques (empoisonnement, congélation, surgélation…). Prévision et calendrier de publication des résultats (rapports de données, articles scientifiques, thèses …) Publication des résultats :

• Rapport de mission : début 2012 • Rapports de données: début 2013 • Colloques annuels MerMeX et workshop HyMeX • Publications scientifiques : Selon l’avancement et directive de l'axe 9 (cf. DOC 5)

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EQUIPE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE 1 - Equipe demandeuse

Comme nous l'avons évoqué dans les documents précédents, la présente demande de campagne s'intègre dans un plan d'implémentation très large. Cela sous-entend une coordination et une réflexion très importante au sein des différentes communautés. Cette phase de réflexion est déjà avancée en ce qui concerne le programme HyMeX mais doit être approfondie en ce qui concerne la communauté MerMeX. Des réunions de travail sont planifiées pour l'année 2009 de manière à préciser et détailler les stratégies expérimentales nécessaires à adopter pour répondre aux interrogations et pour lever les verrous encore présent dans notre compréhension des écosystèmes méditerranéens. Il s'agit également d'ouvrir cette réflexion à la communauté scientifique internationale. Pourtant, cette étape ne pourra être franchie que lorsque le "livre blanc" en cours de rédaction sera paru (début de l'année 2009). En attendant, et de manière à ne pas manquer la formidable opportunité de fédérer les efforts des différentes composantes d'un chantier méditerranéen en cours de définition, nous avons choisi de présenter ce dossier tout en sachant qu'un certain nombre d'ajustements et de précisions seront nécessaires. En effet, les efforts en moyens et en hommes demandés pour l'implémentation nécessaire à la réalisation des objectifs des programmes dépassent largement le cadre d'un ou 2 laboratoires. Nous présentons ici des listes de laboratoires et de personnels qui ont clairement répondu à l'appel que nous avons fait pour la participation à HYMEReX 1. Nous avons par ailleurs reçu de nombreuses réponses déclarant un intérêt important ou une volonté de s'intéresser aux travaux du chantier et aux couplages HyMeX-MerMeX. Il est donc certain que les listes présentées ici (personnels et matériels) ne sont pas encore exhaustives, mais elles ont l'intérêt de montrer que les compétences sont déjà largement réunies pour la réalisation de toutes les campagnes en mer de ce projet (3 opérations au minimum à des saisons différentes, avec plusieurs N/O) et que la volonté de la communauté est clairement affichée. Compte tenu de l'échéance à 2 ans de la campagne HYMEREX 1, un ajustement des paramètres mesurés, des méthodes employées et des personnels pourra être envisagé lors des réunions de préparation. Quoi qu'il en soit, la structure générale du projet, et les objectifs de HYMEReX ou les priorités affichés dans notre demande ne seront pas modifiés. Les équipes "embarquantes" allant nécessairement varier selon les campagnes, l'effort d'intercalibration des mesures (commencé dans le cadre des services d'observation des laboratoires) sera poursuivi et éventuellement étendu.

C'est pour cette raison que nous avons choisi d'organiser le travail pour préparer les campagnes HYMEReX selon 9 axes principaux inscrits dans 3 domaines (ci après). Ces axes correspondent à des champs thématiques pour lesquels un responsable est identifié avec un certain nombre de personnes (listes également non exhaustives) qui interagiront ensemble. Il s'agit en fait de coordonner et d'affiner les tâches en relation avec les expérimentations et les implémentations futures. Chaque responsable affiché a déclaré son accord pour orienter et canaliser les réflexions et les discussions dans le courant de l'année 2009 de manière à affiner plus précisément les questions et objectifs scientifiques (opérations de biogéochimie et de modélisation couplée physique/biogéochimie), et de planifier sereinement le travail en mer (participants, logistique, financements)

Notons également que le rôle des intervenants de l'axe 9, sera de bien veiller à la mise en place rapide de ces groupes

PHYSIQUE

1- Axe P1 = Echanges Océan atmosphère (H. Giordani) D. Bouras/ D. Legain / V. Ducrocq / G. Caniaux

• mesures de flux mât météorologique, états de la mer • évaluation des paramétrisations • comparaison avec les données satellitaires et les flux modèles • évaluation des corrections pour mettre en adéquation flux OA de surface et contenus de couche de surface • trajectoire de masses d'air/dépôts atmosphériques/sondage atmosphérique

2- Axe P2 = Structure physique et dynamique (L. Prieur)

F. D'Ortensio / X. De Madron • masses d'eau, hydrologie • Courants • formation d'eau dense • couches mélangées



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3- Axe P3 = Coordination avec autres moyens hors bateaux (F. D'Ortenzio)

L. Prieur / P. Testor / I. Taupier-Letage • Télédétection • Gliders • Provors

BIOGEOCHIMIE

4- Axe B1 = Variabilité spatiale et temporelle (saisonnière/long termes) des stocks (M. Pujo-Pay) R. Sempéré / D. Lefèvre / B. Quéguiner

• sels nutritifs et MOD • MOP • cDOM • Pigment • Oxygène, Alcalinité, TCO2

5- Axe B2 = Cycles biogéochimique et interaction dans les écosystèmes (P. Conan)

F. Van Wambeke / C. Tamburini / T. Moutin • production primaire / production bactérienne • respiration / minéralisation • autres processus (cycle de l'N) • Export de matière

6- Axe B3 = Biodiversité (L. Stemmann)

G. Gorsky / G. Grégori • Phytoplancton • Bacterioplancton • zooplancton (Ciliés, hétérotrophes) • taille des particules

7- Axe B4 = Contaminants chimiques et autres polluants (D. Cossa) C. Guieu / L. Méjanelle / M. Goutx MODELISATION ET VALORISATION

8- Axe MV1 = Modélisation et couplage nécessaires à l’interprétation des résultats (C. Estournel) X. Durrieu de Madron / H. Giordani / G. Caniaux / Baklouti

• modèle de recherche haute résolution physique couplé biogéochimie • modèle d'exploitation de HYMEReX pour l'évaluation des formations d'eau et le suivi des couches

mélangées

9- Axe MV2 = exploitation et coordination Groupe de travail constitué des coordinateurs des programmes et des chefs de missions potentiels. Le rôle de ce groupe sera de veiller à l'avancement des travaux de réflexion sur les différentes phases de l'implémentation mais également de préparer le calendrier des différentes étapes (meeting, workshop…). C'est également ce groupe qui devra veiller et participer à la rédaction des différents rapports et à la valorisation des travaux (publications, communications…) CHEF MISSION DECLARES

P. Conan (LOBB) pour HYMEReX 1, C. Tamburini (LMGEM), D. Lefèvre (LMGEM), X. Durrieu de Madron (CEFREM), F. D'ortenzio (LOV), L. Stemmann (LOV), L. Prieur (LOV) COORDINATEURS

V. Ducrocq, P. Drobinski, R. Sempéré, X. Durrieu de Madron, C. Guieu



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Chef(s) de mission : P. CONAN durant HYMEReX 1 Compte tenu de la priorité donnée à l'échantillonnage haute fréquence et la mesure de stock, la répartition par "postes" sera :

POSTES Nombre

d'embarquants

Chef de mission 1 CTD+sondes+gliders 6

SN/MO/TOC/DOC 8 DIC/TA/O2/continu surface 4

POC/pigments 3 Div/Flux proc/qualité MO 3

Assemblage microbien/viabilité 3 Contaminants / Prélèvement atmosphérique 2

Total 30

Campagnes auxquelles les membres de l’équipe demandeuse ont participé au cours des 10 dernières années

L'indication de ces campagnes a volontairement. En effet, il s'agissait de montrer que l'équipe demandeuse possède une longue expérience du travail en mer. D'autres campagnes sont indiquées dans le CV des chefs de missions potentiels (fin de document) pour l'implémentation, il a été jugé inutile de toutes les identifiées ici.

Nom des campagnes Année Noms des membres de l’équipe demandeuse ayant participé

BIODYPAR I à IV (PNOC ; Méditerranée ; N/OTéthys II) 1998-99 Conan P., Pujo-Pay M., Oriol L. ANTARES IV (Antarès ; Antarctique ; N/O Marion Dufresne II) 1999 Conan P., Oriol L. FETCH (Fetch ; Méditerranée ; N/O L’Atalante) 1999 G1 (1) EQUALANT (Eclat/Clivar ; Atlantique Tropical ; N/O L’atalante) 1999-2000 G1 POMME (PROOF ; Atlantique Nord ; N/O L’atalante) 2000-01 G1 + Goutx M., Lefèvre D., Guigue C.,

Van Wambeke F. MODELFOS (OAERRE ; Méditerranée ; N/O Téthys II) 2001 Conan P. PROPECHE 1 (Pêche-PROOF ; Méditerranée ; N/O Téthys II) 2003 Goutx M., Pujo-Pay M. FEEP (NERC ; Atlantique Tropical ; R/V Charles Darwin) 2004 Conan P., Pujo-Pay M. DYNAPROC 2 (Pêche-PROOF ; Méditerranée ; N/O Thalassa) 2004 Pujo-Pay M., Oriol L. KEOPS 2004 Lefèvre D., Guigue C. DYNAPROC 2 2004 Van Wambeke F., Goutx M., Guigue

C., Lefèvre D. BIOPRHOFI (PNEC ; Méditerranée ; N/O Le Suroît) 2006 Pujo-Pay M., Oriol L. EGEE (AMMA ; Atlantique tropical ; N/O L’atalante) 2006 G1 SAZ-SenSE 2007 Lefèvre D. HERMES (Hermès ; Méditerranée ; N/O Thétys II) 2007 Pujo-Pay M. PLUMAND (LEFFE-CYBER ; Atlantique Equatorial; N/O L'Antéa) 2007 Conan P., Oriol L. CIRENE (VASCO ; Océan Indien ; N/O Le Suroît) 2007 G1 CAROLS (Carols ; Golfe de Gascogne ; N/O Côtes de la Manche) 2007-08 G1 BOUM (Sésame ; Méditerranée ; N/O L'Atalante) 2008 Pujo-Pay M., Oriol L., Moutin T., Van

Wambeke F., Lefèvre L. CHACCRA-Plume (ANR-Chaccra ; Méditerranée ; N/O Téhtys II) 2008 Conan P., Oriol L., Capparos J.

(1)

"G1" = campagnes océanographiques du groupe «flux turbulents» (CNRM / CETP / LOCEAN / DT-INSU / DGO). Personnel impliqué selon les campagnes = G. Caniaux, L. Eymard, A. Weill, H. Dupuis, D. Hauser, D. Bourras, G. Dardier, R. Pedreros



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2 - Références scientifiques de quelques membres de l’équipe demandeuse

Références depuis 2002 (liste incomplète)

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Tamburini C., Garcin J. & Bianchi A. (2003). Role of deep-sea bacteria in organic matter mineralization and adaptation to hydrostatic pressure conditions in the NW Mediterranean Sea. Aquatic Microbial Ecology, 32 (3): 209-218.

Tamburini C., Garcin J., Grégori G., Leblanc K., Rimmelin P., Kirchman D.L. (2006). Pressure effects on surface Mediterranean prokaryotes and biogenic silica dissolution during a diatom sinking experiment. Aquatic Microbial Ecology, 43 (3): 267-276.

Tamburini C., Garcin J., Ragot M., Bianchi A. (2002). Biopolymer hydrolysis and bacterial production under ambient hydrostatic pressure through a 2000 m water column in the NW Mediterranean. Deep-Sea Research II, 49 (11): 2109-2123.

Tamburini C., Garel M., Al Ali B., Mérigot B., Kriwy P., Charrière B. and Budillon G. (in press). Distribution and activity of prokaryotes in the water column of the Tyrrhenian Sea. Deep-Sea Research II,.

Tamburini C., Goutx M., Guigue C., Garel M., Lefèvre D., Charrière B., Sempéré R., Pepa S., Peterson M. L., Wakeham S., Lee C. (in press). Microbial alteration of sinking fecal pellets: Effects of a continuous

increase in pressure that simulates descent in the water column. Deep-Sea Research II,.

Thyssen, M., D. Lefèvre, G. Caniaux, J. Ras, L. Dugrais, C. Fernández I., M. Denis. (2005)Spatial distribution of heterotrophic bacteria in the North East Atlantic (POMME study area) during Spring 2001. Journal of geophysical Research. VOL. 110, C07S16, doi:10.1029/2004JC002670

Tolosa, I., Vescovali, I., Leblond, N., Marty,Jc.,. De Mora, S., L. Prieur (2004). Distribution of pigments and fatty acid biomarkers in particulate matter from the frontal structure of the Alboran Sea (SW Mediterranean Sea).Marine Chemistry, 88, 103-125

Tolosa, I., Leblond, N., Copin, C., Marty, Jc., De Mora, S., Prieur, L. (2003) Distribution of sterol and fatty alcohol biomarkers in particulate matter from the frontal structures of the Alboran Sea (SW Mediterranean Sea).. Marine Chemistry, 82, 161-183.

Tolosa, I., Leblond, N., Marty, Jc., De Mora, S, Prieur, L. (2005) Export fluxes of organic carbon and lipid biomarkers from the frontal structure of the Alboran Sea (SW Mediterranean Sea). Journal of Sea Research, 54 (2) 125-142

Traullé, O., D. Legain, J.C. Canonici, G. Bouhours, J. Barrié, T. Douffet, G. Caniaux, H.P. Vergé, F. Lavie, E. Moulin, C. Berne, P. Bergue, and B. Piguet (2008), Mesures météorologiques réalisées sur le N/O L’Atalante pendant la campagne AMMA/EGEE3. Acquisition – Traitement – Validation, Technical Note (in french), edited by Centre National de Recherches Météorologiques Groupe de Météorologie Expérimentale et Instrumentale, Météo-France, 121 pp.

Troussellier M, Schäfer H, Batailler N, Bernard L, Courties C, Lebaron P, Muyzer G, Servais P, Vives-Rego J (2002). Bacterial activity and genetic richness along an estuarine gradient (Rhone river plume, France). Aquatic Microbial Ecology. 28 :13-24.

Van der Wielen P. W. J. J., Bolhuis H., Borin S., Daffonchio D., Corselli C., Giuliano L., D’Auria G., de Lange G. J., Huebner A., Varnavas S. P., Thomson J., Tamburini C., Marty D., McGenity T. J., Timmis K. N. & BioDeep Scientific Party (2005). The enigma of prokaryotic life in deep hypersaline anoxic basins. Science, 307: 121-123.

Van Mooy BA, Moutin T, Duhamel S Rimmelin P Van Wambeke F (2007) Phospholipid synthesis rates in the eastern subtropical South Pacific Ocean Biogeosciences, 5, 133-139.

Van Wambeke F, Bonnet S, Moutin T, Raimbault P., Alarçon G, Guieu C. (2008) Factors limiting heterotrophic bacterial production in the southern Pacific Ocean. Biogeosciences, 5: 833-845.

Van Wambeke F, Heussner S, Diaz F, Raimbault P, Conan P (2002) Small-scale variability in the coupling/uncoupling of bacteria, phytoplankton and organic carbon fluxes along the continental margin of the Gulf of Lions, Northwestern Mediterranean Sea. Journal of Marine Systems 33-34:411-429

Van Wambeke F, Lefèvre D, Prieur L, Sempéré R, Bianchi M, Oubelkheir K, Bruyant F (2004). Distribution of microbial biomass, production, respiration, dissolved organic carbon and factors controlling bacterial production across a geostrophic front (Almeria-Oran, SW Mediterranean Sea). Marine Ecology Progress Series, 269: 1-15

Van Wambeke F, Nedoma J, Duhamel S, Lebaron P. (2008) Alkaline phosphatase activity of marine bacteria studied with ELF97 substrate: success and limits in the P-limited Mediterranean Sea. Aquatic Microbial Ecology, 52:245-251.

Van Wambeke F, Obernosterer I, Moutin T, Duhamel S, Ulloa O, Claustre H. (2008) Heterotrophic bacterial production in the eastern South Pacific: longitudinal trends and coupling with primary production. Biogeosciences, 5:157-169.

Van Wambeke F., D.Lefèvre, L.Prieur, R.Sempéré, M.Bianchi, K.Oubelkheir, F.Bruyant (2004). Bacterioplankton dynamics across a geostrophic front (Almeria-Oran, southwestern Mediterranean Sea). Marine Ecology Progress Series, vol. 269: 1-15. FA = 2.135

Van Wambeke F, Lefèvre D, Prieur L, Sempéré R, Bianchi M, K. Oubelkheir, F. Bruyant (2004) Distribution of microbial biomass, metabolisms and factors controlling the bacterial production across a geostrophic front (SW Mediterranean Sea). Mar Ecol Progr Series, 269, 1-15

Weill, A., L. Eymard, G. Caniaux, D. Hauser, S. Planton, H. Dupuis, A. Brut, C. Guerin, P. Nacass, A. Butet, S. Cloché, R. Pedreros, P. Durand, D. Bourras, H. Giordani, G. Lachaud, and G. Bouhours (2003) Toward a Better Determination of Turbulent Air–Sea Fluxes from Several Experiments, J. Climate., 16, 600–618.

Williams, PJleB. & D. Lefèvre (2008). An assessment of the measurement of pytoplankton respiration rates from dark 14C incubations. Limnology and Oceanography methods., 6:1-11.



40

3 - Collaborations prévues Ce point a été abordé dans les chapitres de présentation du projet et d'organisation de la campagne


ASPECTS INTERNATIONAUX ET ENGAGEMENTS CONTRACTUELS

Distinction entre travaux Eaux internationales - ZEE - Eaux territoriales Travail dans les eaux territoriales françaises, espagnoles et italiennes, ainsi que dans les eaux internationales



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DOCUMENT N°7 NOM DE LA CAMPAGNE : HYMEReX 1 CURRICULUM VITAE DES CHEFS DE MISSION (1 page au maximum par personne)

CONAN Pascal

Diplômes

2006 Habilitation à Diriger les Recherches Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) 1996 Doctorat ès Sciences (océanologie) Université de la Méditerranée (Aix-Marseille II)

Situation professionnelle

Depuis 2000 Maître de Conférences Universitaire (CNU 67-68) Université Pierre et Marie Curie (Paris VI)

1997-2000 Maître de Conférences Universitaire (CNU 37) Université de la Méditerranée (Aix-Marseille II)

1996 Post-doctorant au Plymouth Marine Laboratory (UK)

1995-1997 Attaché Temporaire d'Enseignement et de Recherche. Université de la Méditerranée (Aix-Marseille II)

1992-1995 Doctorant-Moniteur en Biologie Animale. Université de la Méditerranée (Aix-Marseille II)

Axe thématique de recherche Focalisé sur le couplage des cycles biogéochimiques du carbone, de l'azote et du phosphore, mes principales activités de recherche concernent l'impact de certains facteurs environnementaux (SN et lumière) sur l'activité biologique du phytoplancton en termes de stress et d'échelles de variabilité temporelles et spatiales. Un intérêt particulier est porté aux interactions entre phytoplancton, bactéries et compartiment organique dissous. L'activité autotrophe est mesurée à l'aide de traceurs isotopiques (15N, 13C) et/ou radioactifs (14C). L'objectif est de proposer des bilans équilibrés et cohérents de la productivité de différents types d'écosystèmes et de comprendre l'évolution potentielle de ces derniers en réponse aux changements environnementaux globaux.

Participation aux programmes de recherches Programmes Nationaux : JGOFS-France (1987-1997), PNOC Méditerranée (1991-1995), PNEC-Chantier Golfe du Lion (1996-2003), UVECO PROOF-CNRS (2003-2006), ANR-CHACCRA (2006-2009), JEST-EC2CO (2007-2010).

Programmes européens : EROS2000 (1988-1993), EUROMARGE-ND (1993-1996), HFF MAST III (1997-1998), OAERRE (2000-2003), INTERPOL (2001-2004), DOMAINE (2001-2004), SESAME (2006-2009)

Participation à des campagnes en mer - Campagnes SUIVILION-PROCEPEL (chef de mission) entre 1991 et 1996 sur les N/O Antedon, Korotneff, G.

Petit, Thétis II, l'Europe

- Campagne MAD92 en 1992 sur le N/O Garcia del Cid

- Campagne EUMELI V en 1993 sur le N/O Suroit

- Campagne CRUISE 201 en 1993 sur le R/V Discovery II

- Campagnes VALMODEL (chef de mission) en 1994 sur le N/O G Petit

- Campagne OLIPAC en 1994 sur le N/O L'Atalante

- Campagne EUROMARGE en 1997 sur le N/O Suroit

- Campagnes HFF en 1997 sur le N/O l'Europe

- Campagnes BIODYPAR (chef de mission) en 1998-1999 sur le N/O Thétys II

- Campagne ANTARES IV en 1999 sur le N/O Marion Dufresne II

- Campagnes MODELFOS en 2001 sur le N/O Thétys II

- Campagnes UVECO (chef de mission) en 2004-2005 sur le N/O Néreis II

- Campagnes UV-NOUMEA (chef de mission) en 2004 sur le Darmad

- Campagne FEEP en 2004 sur le R/V Charles Darwin

- Campagne PLUMAND en 2007 sur le N/O Antéa

- Campagnes CHACCRA-Plume en 2007-2008 sur le N/O Thétys II



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Arbitrage scientifique : revues et organismes

- Arbitrage régulier pour 3 journaux de rang A

- Expert pour "Programme Etablissement de nouveaux chercheurs" Québec

Encadrement scientifique

- Direction ou co-direction 1 post-doctorat, 2 thèses, 4 Master 2, 4 Master 1, 6 stages ingénieurs

Production scientifique - 40 articles (dont 23 articles de rang « A »)

- Communications ou posters dans 20 congrès nationaux et internationaux

Responsabilités administratives et scientifiques - Coordinateur de modules d'enseignement de Master et d'IP Erasmus Socratès

Les autres chefs de mission identifiés pour les campagnes suivantes à ce jour et ayant donné leur accord sont :

C. Tamburini (LMGEM)

X. Durrieu de Madron (CEFREM)

F. D'ortenzio (LOV)

D. Lefèvre (LMGEM)

L. Prieur (LOV)

L. Stemmann (LOV)



43

TAMBURINI Christian

Diplômes

2003 Doctorat en Océanologie Université de la Méditerranée (Marseille)


1999-2002 Doctorant au Laboratoire de Microbiologie Marine (Dir. ; A. Bianchi) Mars-Novembre 2003 Post-doctorant au CNR (Italie). Laboratoire de Biologie Moléculaire de l'Istituto per l'Ambiante

Marino Costiero, sezione di Messina. depuis 2003 Chargé de Recherche CNRS au LMGEM, CNRS Université de la Méditerranée (UMR 6117)

Mos clés des activités de recherche - Écologie microbienne des procaryotes hétérotrophes dans le domaine océanique intermédiaire et profond - Implications des procaryotes des zones intermédiaires et profondes dans les cycles biogéochimiques - Effets de la pression hydrostatique sur les activités microbiennes - Dégradation des macromolécules (activités ectoenzymatiques) - Bactéries luminescentes(collaboration avec le CPPM sur le programme ANTARES) Participation aux programmes de recherches Programmes Nationaux : DYFABAC (1999-2001), PROOF-SINPAS (2003-2004, coord.), ANR-POTES (2005-2009, coord.), AAMIS (2009, coord.)

Programmes Internationaux : BioDEEP (2001-2004), ANTARES (2005- ), MedFlux (2005-2006), CIESM-Sub (2006), EuroSITES (2008-2011)

Participation à des campagnes en mer Campagne POTESmer'08 (12-22 April 2008). Chef de mission sur le N/O l’Europe

Campagne POTESmer'07 (Mai 2007) sur le N/O Tethys II

Campagne MedFlux cruise (9-15 April 2006) sur N/O Endeavour (USA)

Campagne CIESM-Sub cruises (21-30 July 2005 – N/O : Universitatis (I) / 6-22 December 2005 – N/O : Urania (I)).

Campagne BIODEEP (17 août – 04 septembre 2001) sur N/O Urania (I)

Campagne AMICO (13 – 26 mars 2001) sur le N/O Tethys II

Campagne DYFABAC (31 mars – 12 avril et septembre 2000) sur le N/O Tethys II et Prof. G. Petit

Campagne AMIBE (09 – 20 mai 2000)

Campagne OXYBENT (28 avril – 02 mai 2000)

Campagne METROMED (avril et septembre 1997) sur le N/O Tethys II et Prof. G. Petit




- Co-direction de 3 thèses

- Direction ou co-direction de 5 stages de Master 2 et 3 stages de Master 1

Production scientifique

- 21 articles et chapitres de livre publiés (dont 16 article de rang « A »)

- 20 communications dans des congrès internationaux

- 4 conférences « invitées »

Responsabilités administratives et scientifiques - Membre au Comité National du CNRS (section 19). Depuis 2008.

- Membre du Steering Committee dans le programme ANTARES. Depuis 2008.



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DURRIEU de MADRON Xavier

Diplômes

1991 Doctorat ès Sciences Université de Neuchâtel (Suisse) 2004 H.D.R. Université de Perpignan


1988-1991 Doctorant à l’Institut de Géologie, Université de Neuchâtel (Suisse) 1991-1993 Post-doctorant au Département d’Océanographie, Florida State University (USA) 1993-1994 Chercheur contractuel au LSGM, CNRS Université de Perpignan (URA 715) depuis 1994 Chargé de Recherche CNRS au CEFREM, CNRS Université de Perpignan (UMR 5110)

Mos clés des activités de recherche Dynamique des masses d'eau et de la matière particulaire sur les marges continentales. - Rôle du champ de vent sur la circulation côtière à méso-échelle et la formation d’eau dense - Rôle des évènements extrêmes (tempête, plongée d’eau dense) et d'activité anthropique (chalutage) dans la

dynamique des sédiments côtiers et de l’exportation de matière vers l'océan profond - Rôle des canyons sous-marins dans le transfert des eaux côtières vers la pente continentale - Quantification des bilans de matière dissoute et particulaire en Méditerranée Participation aux programmes de recherches Programmes Nationaux : ECOMARGE (France-JGOFS, 1986-1990), PNEC-Chantier Golfe du Lion (1996-2003), ANR-Extrema (2007-2010).

Programmes européens : EUROMARGE-ND (1993-1996), METRO-MED (1996-1999), INTERPOL (2001-2004), EUROSTRATAFORM (2003-2005), HERMES (2006-2009), BIOFU N (2006-2009), HERMIONE (2009-2012), REDECO (2009-2012)

Participation à des campagnes en mer

Chef de mission de 18 campagnes en mer

- Campagnes SUIVILION entre 1993 et 1996 sur le N/O Thethys II

- Campagne EUROMARGE en 1995 sur le N/O Suroit

- Campagnes INTERPOL en 2002 sur les N/O L’Europe et Tethys II

- Campagne STRATA en2003/04 sur le N/O Tethys II

- Campagnes HERMES en 2006/07 sur le N/O Tethys II

- Campagnes DEEP en 2008 sur le N/O l’Europe




- Direction de 4 post-doctorats, direction ou co-direction de 5 thèses (dont 1 en cours)

- Direction de 3 stages de Master 2 et 6 stages de Master 1


- 60 articles et chapitres de livre publiés (dont 44 articles de rang « A ») (h-index = 19)



Responsabilités administratives et scientifiques - co-éditeur de 2 volume spéciaux dans les revues Oceanologica Acta et Continental Shelf Research



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D’ORTENZIO Fabrizio

Diplômes

1997 « Laurea » en océanographie physique Université de Roma (Italy) 2004 PhD in Biological Oceanography Open University/ SZN Napoli


1996-1997 Etudiant de Master à l’université de Roma 1997-2000 Chercheur contractuel l’Istituto di Fisica dell’Atmosfera di Roma du CNR/Italie 2000-2004 Doctorant à la Stazione Zoologica Napoli 2004-2006 Post-doctorant au LOV-CNRS depuis 2006 Chargé de Recherche CNRS au LOV

Mos clés des activités de recherche - Rôle du forçage physique sur l’évolution, la structuration et la dynamique spatio-temporelle du phytoplancton

océanique. - Cycles bio-geochimiques en Méditerranée. - Télédétection satellitaire : couleur de l’océan, altimétrie, infra-rouge - Plateformes robotisée et autonomes : mouillages, gliders, flotteurs profileurs Participation aux programmes de recherches

Programmes Nationaux : ANR-Globphy (2006-2009). ANR-PABO (2006-2009), GMMC-PABIM (2008-2009), GMMC- PROSAT(2008-2009)

Programmes européens : SESAME (2007-2009), EURO-ARGO (2008-2012)

Participation à des campagnes en mer

- ERS/SYMPLEX (CNR-Roma, Méditerranée, avril 1996)

- ERS/SYMPLEX 2 (CNR-Roma, Méditerranée, juillet 1997)

- ERS/SYMPLEX 3 (CNR-Roma, Méditerranée, avril 1998)

- EMTEC (SZN-Naples, Méditerranée, mai 1996)

- ERS/SYMPLEX 4 (CNR-Roma, Méditerranée, octobre 1999)

- NORBAL (CNR-Roma, Méditerranée, avril 2000)

- DIME 2000 (CNR-Roma, Méditerranée, mai 2000)

- NORBAL-2 (CNR-Roma, Méditerranée, décembre 2001)

- SINAPSI 4 (CNR-Roma, Méditerranée, mai 2002)

- BOUSSOLE 10 (CNRS – Villefranche sur Mer, Méditerranée, novembre 2004)

- BOUSSOLE 21 (CNRS – Villefranche sur Mer, Méditerranée, novembre 2005)

- BOUSSOLE 28 (CNRS – Villefranche sur Mer, Méditerranée, janvier 2007)

-




- Direction de 2 post-doctorats

- Direction de 1 stage de Master 2


- 16 articles de rang « A »





46

DOMINIQUE LEFEVRE

Diplômes

Thèse, Océanologie, Université de la Méditerranée


CR1 CNRS Section 19 depuis le 01 octobre 1996 Postdoctorat : 1993-1996 (University of Wales, Bangor, UK)

Mos clés des activités de recherche

Production communautaire nette et flux biologique de CO2 Rôle du réseau trophique sur les flux d’oxygène dissous Reminéralisation de la matière organique sur la colonne d’eau Relation propriétés hydrologiques et dynamique de la matière organique

Participation aux programmes de recherches

Programmes Nationaux : DYFAMED, KEOPS, FRONTAL, DOREMI, ALMOFRONT, ANR-POTES, AAMIS (2009), OPERA et internationaux : SAZ SENSE, MEICE, EROS, BALTEX, EuroSITES

Participation à des campagnes en mer (28 campagnes, soit plus de 650 jours embarqués)

- Campagne MEDATLANTE II en 1989 sur le N/O Jean-Charcot.

- Campagnes TOMOFRONT en 1989-1990 sur les N/O Korotneff, Georges Petit, Le Noroît.

- Campagnes RCP en 1989-1990 sur le N/O Korotneff

- Campagne DYFAMED en 1990-1991 sur le N/O Korotneff

- Campagne ALMOFRONT en 1991 sur le N/O L'Atalante

- Campagne EUMELI 4 en 1992 sur le N/O L'Atalante

- Campagne EROS en 1993 sur le N/O Discovery

- Campagne PROCEPEL en 1993 sur le N/O Georges Petit

- Campagne MEICE en 1994-1995sur le N/O Haakon MOSBY

- Campagne INTEREG en 1997 sur les N/O Lough Beltra, Conwy et Coastal Guardian

- Campagne ALMOFRONT II en 1997-1998 sur le N/O L'Atalante

- Campagne MOOGLI II en 1998 sur le N/O Le Suroît.

- Campagne ANTARES 4, en 1999 sur le N/O Marion Dufresne

- Campagnes POMME en 2000-2001 sur les N/O L’Atalante et Thalassa

- Campagne PROPECHE en 2003 sur le N/O Téthys II

- Campagne DYNAPROC 2 en 2004 sur le N/O Thalassa

- Campagne KEOPS, Operation KEOPS Janvier-Février 2005

- Campagne Baltex en 2006 sur le N/O Skagerak

- Campagne SAZ en 2007sur le N/O Aurora Australis

- Campagne POTES en 2007-2008 sur les N/O Téthys II et l'Europe

- Campagne BOUM en 2008 sur le N/O L’Atalante



Encadrement

3 co-directions de thèse dont une en cours 4 stages master 2 et 2 stages master 1 ; 1 stage Erasmus ; 3 stage BTS ; 1 stage ingénieur


36 publications de rang A et 75 participations à des congrès orales ou affiches dont 4 invités.

Responsabilités administratives et scientifiques

2000-2004 Animateur des séminaires au sein du LOB UMR CNRS 6535 et base de données de l‘opération Antares 4

2004– Animateur du service d’observation du COM pour le LMGEM

Membre de l'instance Conseil scientifique du CIRMED et de laboratoire du LMGEM UMR 6117

Co directeur école doctorale EDSE 251



47

PRIEUR Louis

Diplômes

1976 Doctorat d’Etat es sciences physiques Université Pierre et Marie Curie 1966 Diplôme Ingénieur ESPCI mention Chimie


1966-1968 Boursier Comexo et stagiaire C CNRS 1968-1985 Attaché de Recherche CNRS au LPCM 1985- 2001 Directeur de Recherche CNRS au LPCM (Villefranche) 2001- 2008 Directeur de Recherche CNRS au LOV(UMR7093) 2008- 2009 Directeur de Recherche en prolongement d’activité au LOV 2009- Demande d’ Eméritat en cours

Mos clés des activités de recherche Dynamique Océanographique, aspects moyenne et sub moyenne échelle.. Formation de masses d’eau Impact des processus physiques sur les processus chimiques et biologique Participation aux programmes de recherches (principales participations) Programmes Nationaux : ALMOFRONT (France-JGOFS, 1990-2004), POMME (1997-2007), ANR-PABO (2007-2010), Dynaproc (JGOFS, LEFE- CYBER, 1995-2008), BOUM (EUROPE et CYBER 2008)

Programmes Internationaux : CASES et CFL dans l’arctique canadien (2004-2009)

Participation à des campagnes en mer Chef de mission de plus de 10 campagnes dont les principales :

- Campagnes PROLIG 1980 et 1985 sur Le Suroît, Chef de Projet

- Campagnes ALMOFRONT 1991 et 1998 sur l’Atalante, Chef de Projet

- Campagnes POMME en 2001, Chef de mission de 4 des 6 legs Atalante

Participations à plus de 30 campagnes en mer dont les récentes en tant que responsable physicien :

- POMME 2001, Thalassa ; DYNAPROC 1 et 2, 1995 et 2004, Thalassa, BOUM 2008, l’Atalante.

- CASES leg 6 , Brise glace Amundsen (Canada), CFL, Leg3, Amundsen


- Arbitrage régulier pour journaux de rang A , programmes organismes français , ANR, CNES, IFREMER, CNRS

Contrats scientifiques

- Titulaire de plus de 20 contrats scientifiques, DRME, DRET, Ifremer, INSU, Europe dans ma carrière


- Direction de plus de 10 Thèses et participation au jury d’environ 40 thèses

Production scientifique - 62 articles et chapitres de livre publiés de rang « A » (h-index = 21)



Responsabilités administratives et scientifiques - co-éditeur de 2 volume spéciaux dans les revues J. Mar. Systems et Biogéosciences, éditeur associé de la revue

Oceanography (1999-2005) - Directeur Adjoint du LPCM 1998-2000) - Directeur de l’équipe du LOV Dynamique de la Production, Processus Physiques et Chimiques (2001-2008)



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ACCORD DES PERSONNELS EMBARQUANT Equipe embarquée et Equipe à terre LISTE PRELIMINAIRE DES PERSONNELS DECLARES (i.e. ayant répondu formellement = 65 noms)

NOM PRENOM G APPARTENANCE LABO. SPECIALITE Embarquant

/ a terre

CONAN Pascal M Université LOBB Chef de mission / Biogéochimie Embarquant

PUJO PAY Mireille F CNRS LOBB Biogéochimie Embarquant

CAPPAROS Jocelyne F CNRS LOBB Biogéochimie Embarquant

COURTIES Claude M CNRS LOBB Cytométrie en flux Embarquant

DESMALADES Martin M CNRS LOBB Biogéochimie Embarquant

ORIOL Louise F CNRS LOBB Biogéochimie Embarquant

MEJANELLE Laurence F Université LOBB Métaux - Polluants Embarquant

GUIZIEN Katell F CNRS LOBB Modélisation Embarquant

GHIGLIONE J.-François M CNRS LOBB Microbiologie A terre

JOUX Fabien M Université LOBB Microbiologie Embarquant

FERNANDES Camilla F CNRS LOBB Biogéochimie e Embarquant

LANTOINE François M Université LOBB Pigment Embarquant

DURRIEU DE MADRON Xavier M CNRS CEFREM Physique / hydrologie Embarquant

BOURRAS Denis M Météo-France CEPT Physique / hydrologie Embarquant

DUCROCQ Véronique F Météo-France CNRM Coordinatrice HyMeX Embarquant

LEGAIN Dominique M Météo-France CNRM Météo / Resp. nstrumentation CNRM Embarquant

DOUFFET Thierry M Météo-France CNRM Météorologie / Instrumentation Embarquant

BARRIE Joel M Météo-France CNRM Météorologie / Instrumentation Embarquant

MOULIN Eric M Météo-France CNRM Météorologie / Instrumentation Embarquant

TZANOS Diane F Météo-France CNRM Météorologie / Instrumentation Embarquant

BOUHOURS Gilles M Météo-France CNRM Météorologie / Informatique A terre

SUQUIA David M Météo-France CNRM Météorologie / Instrumentation Embarquant

PIGUET Bruno M Météo-France CNRM Météorologie / Trait. validation données A terre

TRAULLE Olivier M Météo-France CNRM Météorologie / Trait. validation données A terre

SOMOT Samuel M Météo-France CNRM Météorologie Embarquant

GIORDANI Hervé M Météo-France CNRM Météorologie Embarquant

CANIAUX Guy M Météo-France CNRM Météorologie Embarquant

BELAMARI Sophie F Météo-France CNRM Météorologie Embarquant

BERANGER Karine F Météo-France CNRM Météorologie Embarquant

ROUGIER Gilles M CNRS COM Hydrologie Embarquant

FUDA Jean-Luc M CNRS COM Hydrologie Embarquant

LEFEVRE Dominique M CNRS COM Biogéochimie Embarquant

GUIGUE Catherine F CNRS COM Biogéochimie Embarquant

GAREL Marc M CNRS COM Microbiologie Embarquant

CHARRIERE Bruno M CNRS COM Biogéochimie / capteur Embarquant

VAN WAMBEKE France F CNRS COM Microbiologie Embarquant

TAMBURINI Christian M CNRS COM Microbiologie Embarquant

PANAGIOTOPOULOS Christos M CNRS COM Biogéochimie Embarquant

GREGORI Gérald M CNRS COM Microbiologie Embarquant

BARANI Aude F CNRS COM Microbiologie Embarquant

THYSSEN Melilotus M CNRS COM Microbiologie Embarquant

DUHAMEL Solange F CNRS COM Microbiologie Embarquant

GROSSO Olivier M CNRS COM Biogéochimie Embarquant

RIMMELIN Peguy F CNRS COM Biogéochimie Embarquant

CORNET-BARTHAUX Véronique F CNRS COM Biogéochimie Embarquant

BONNET Stéphanie F IRD COM Biogéochimie Embarquant



49

LEBLANC Karine F CNRS COM Biogéochimie Embarquant

MOUTIN Thierry M Université COM Biogéochimie Embarquant

RAIMBAULT Patrick M CNRS COM Biogéochimie Embarquant

QUEGUINER Bernard M CNRS COM Biogéochimie A terre

SEMPERE Richard M CNRS COM Biogéochimie A terre

DIAZ Frédéric M Université COM Modélisation A terre

PETRENKO Anne F CNRS COM Physique A terre

DOGLIOLI Aude F CNRS COM Physique A terre

GOUTX Madeleine F CNRS COM Biogéochimie A terre

TAUPIER-LETAGE Isabelle F CNRS COM Expertise Physique / Circulation en Med. A terre

PRIEUR Louis M CNRS LOV Physique / hydrologie Embarquant

D'ORTENZIO Fabrizio M CNRS LOV Biogéochimie Embarquant

STEMMANN Lars M Université LOV Biogéochimie Embarquant

GORSKY Gaby M CNRS LOV Biodiversité / PVM Embarquant

GUIEU Cécile F CNRS LOV Biogéochimie A terre

COSSA Daniel M IFREMER LBCM Contaminants A terre

ESTOURNEL Claude F CNRS LA Toul. Modélisation A terre

LELLOUCHE J.-Michel M Cerfacs CERFACS Modélisation / Mercator A terre

DROBINSKI Philippe M polytechnique IPSL Coordinateur HyMeX A terre

FLOTTE OCEANOGRAPHIQUE APPEL D’OFFRES 2010 et 2011 · PROPOSITION DE CAMPAGNE A LA MER IFREMER -...

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