MEMO

MEMO Vous êtes ici : Accueil  /  Observation / Services d'Observation / Océan - Atmosphère / MEMO

SNO-MEMO (Mammifères bio-Echantillonneurs du Milieu Océaniques)

MEMO est un SNO qui se propose d’utiliser les éléphants de mer et phoques de Weddell de l’Océan Austral comme plates-formes opérationnelles d’observation des conditions océanographiques (température, salinité, fluorescence, état de la mer…) de l’Océan Austral jusqu’à des profondeur d’environ 1000 ou 1500 m. La collecte d’information sur la distribution des niveaux trophiques intermédiaires par micro-échosondeur actifs et mesure de la bioluminescence et les captures de proies le long des migrations saisonnières des animaux a évidemment aussi des intérêts écologiques et biologiques, notamment pour l’INEE.
Une valeur ajoutée importante du SO-MEMO est de répondre non seulement à des questions relevant de l’océanographie physique, biogéochimique et écologiques, mais aussi de permettre d’aborder des questions scientifiques à l’interface de ces champs disciplinaires comme par exemple de déterminer l’influence des conditions océanographiques locales sur la structuration des champs de ressources biologiques.

Objectifs

Le SO-MEMO vise à compléter les autres moyens d’observations (CTD navires, XBT, Profileurs Argo SNO &TGIR -ARGO) en utilisant des prédateurs marins plongeurs, et tout particulièrement les éléphants de mer, équipés de balises comportant des capteurs de température/conductivité pour obtenir, en temps réel et temps différé, sur l’ensemble de l’année, des quantités importantes d’informations localisées dans le temps et dans l’espace sur les conditions océanographiques de l’Océan Austral tout en étudiant leur écologie en mer. Sans cette nouvelle approche, les données hivernales concernant l’océan seraient difficiles et extrêmement coûteuses à obtenir.
Dans ce contexte les éléphants de mer constituent des supports de mesures océanographiques particulièrement intéressants : ils plongent continuellement et effectuent quotidiennement une soixantaine de plongées, pour une durée moyenne de l’ordre de 20 min. Ces plongées généralement comprises entre 200 et 1200 m (moyenne 500 m) leur permettent d’accéder à leurs proies. Entre chaque plongée, ils parcourent en moyenne 1.4 ± 0.8 km (écart 0.08-5.4 km). L’expérience acquise sur ces animaux nous montre qu’il est possible d’échantillonner un vaste secteur de l’océan austral en couvrant des domaines océanographiques.

Donées

Les données sont transmises en temps réel vers le centre de données océanographiques CORIOLIS où elles sont archivées avant d’être assimilées par plusieurs modèles d’océanographie opérationnelle (MERCATOR, ECCO-GODAE Estimating the Circulation and Climate of the Ocean). Aujourd’hui le portail MEOP représente le principal canal de distribution de ces données en temps différé. MEOP constitue un portail unique d’accès aux données océanographiques collectées au niveau international par des animaux plongeurs et garantissant un jeu de données homogène et un niveau de précision définis et garantis (0.01 °C et 0.03 PSU, Figures 1 & 2).

Les données collectées par des prédateurs marins plongeurs viennent compléter des observations équivalentes faites par d’autres pays, l’ensemble permettant d’avoir un suivi dans le temps de la dynamique de l’ensemble de l’Océan Austral, zone particulièrement importante pour la dynamique du climat et la régulation des gaz à effet de serre.

Figure 1. Le SO-MEMO couvre un vaste secteur Indien de l’Océan Austral (cadre et trajet en bleu). Cependant ce SO s’intègre dans réseau international de collecte de données océanographiques par des phoques antarctiques toutes distribuées via le portail MEOP.

Les balises utilisées :

Depuis 2004, nous assurons en partenariat avec le Sea Mammal Research Unit (Ecosse) le développement et le déploiement de nouvelles générations de balises Argos permettant de suivre le déplacement des animaux et de transmettre en temps réel et quotidiennement de 2 à 4 profils de température, salinité (T/S). Chaque profil étant résumé selon les versions par les 18 à 24 points de mesure T/S les plus caractéristiques.
Depuis 2008, de nouveaux développements entrepris par la contribution française permettent de mesurer en plus des profils T/S, des profils de fluorescence. A partir de 2010, nous avons développé en collaboration avec le Sea Mammal Research Unit une nouvelle génération de balises permettant de mesurer aussi l’oxygène dissous. Par ailleurs la mesure simultanée de la lumière et de la fluorescence nous a permis de montrer, que pendant la journée la mesure de l’atténuation de la lumière est un indicateur fiable des concentrations en phytoplancton dans l’océan hauturier. Par ailleurs la mesure de la lumière nous positionner la partie supérieure des couches de diffraction profondes liées à la présence de plancton et necton et l’utilisation de micro-sonars actifs (figure 3 & 4) permettent d’évaluer les densités des organismes planctoniques et nectoniques (>4mm).

Figure 2. Femelle éléphant de mer des Iles Kerguelen équipé en octobre 2017 d’un micro-sonar sur la tête et d’une balise Argos CTD-Lumière sur le dos.

Figure 3. Exemple d’enregistrements acoustique obtenus à partir du microsonar en fonction du temps. La distance de maximale de détection est de 6 m. Les lignes obliques représente la cible acoustique qui se rapproche du transducteur. L’angle de la pente nous indique la vitesse à laquelle la cible se rapproche et compte tenu de la vitesse de l’animal nous pouvons estimer si cette cible est immobile ou mobile et si elle s’éloigne ou se rapproche. Enfin l’intensité des échos devrait nous permettre de distinguer différent catégories et niveaux de concentration des organismes rencontrés par l’éléphant le long de sa trajectoire de plongée.

Dans le même temps avec d’une part l’augmentation des capacités mémoires des balises et d’autre part une optimisation des consommations d’énergie à bord de la balise pour l’échantillonnage des données océanographiques il est possible de mesurer en continue à une fréquence de 1 Hz, la température et la salinité sur une période de trois mois (Figure 5). Il est cependant impossible de transmettre via le système Argos un tel volume de données. Ces données sont alors archivées dans la mémoire de la balise et doivent être récupérées au retour à terre des éléphants de mer qui sont alors recapturés. Enfin l’incorporation d’accéléromètres dans les balises déployées sur la tête de ces animaux nous permet de détecter les événements de tentatives de captures de proies et de localiser les zones de plus forte densité de proies dans la colonne d’eau.
La combinaison de l’ensemble de ces systèmes de mesure permet d’expliquer pourquoi les éléphants de mer sont devenus aujourd’hui des plates-formes opérationnelles d’observation à haute résolution des conditions océanographiques et biologiques de l’Océan Austral. Le système Argos est parfois complété par un système GPS permettant de localiser très précisément (50 m) l’éléphant de mer entre pratiquement chaque plongée. L’obtention simultanée de données GPS et Argos a permis de vérifier que les nouvelles procédures de traitement des trajectoires Argos proposées par CLS étaient très satisfaisantes et permettait d’assurer une précision de l’ordre du km.

Figure 4. Représentation d’une série de 85 jours de données HR (1 Hz) de température et salinité collectées par une femelle éléphant de mer équipée à Kerguelen pendant le trajet post-reproduction entre le mois d’octobre 2014 et janvier 2015.

Les données ainsi obtenues sont pratiquement sans équivalent pour étudier l’influence des processus physiques sur la production primaires et la structuration verticale et horizontale à fine échelle des champs de ressources biologiques (phytoplancton, micronecton et necton). Ces données permettent d’aborder des questions relatives à l’influence de structures meso-échelles, tels que des tourbillons, et submésoéchelles (fronts) sur la structuration spatiale du champ de proie de ces prédateurs. Les recherches conduites dans le domaine de la structuration des champs de ressources par les facteurs océanographiques et tout particulièrement sur l’influence les processus advectifs horizontaux et verticaux, sont à la source de nouveaux champs applicatifs de demain de l’océanographie spatiale vers l’écologie marine.

Paramètres mesurés : (nom du paramètre, site de mesures, fréquence de mesure)

Identité
  • http://www.cebc.cnrs.fr/Fso_memo/so_memo.htm; www.meop.net
  • Accès aux données : libre (www.meop.net et le centre de donnée CORIOLIS)
  • Responsable national et local : Christophe Guinet, CEBC
  • Implantation(s) géographique(s) : Laboratoire : Centre d’Etudes Biologiques de Chizé, UMR 7372 & UMS PELAGIS CNRS-ULR. Acquisition des données : Secteur Indien de l’Océan Austral (Région Kerguelen)
  • Organismes impliqués : CNRS, IPEV, CNES
  • Appartenance à des réseaux internationaux : MEOP, Animal-Borne Instruments (http://eurogoos.eu/animal-borne-instruments/)
  • Date de 1ère labellisation : 2010
Implication OASU

L’OASU est responsable du SNO MEMO.

Collaborations

Le SO-MEMO est sur composante océanographique, objet de cette demande, l’un des SO constitutif du SOERE-CTDO2, PI G. Reverdin. Cependant ce SO présente une spécificité, c’est sa double appartenance d’une part au SOERE CTD-O2 sur sa composante océanographique mais aussi au LTER-Zone Atelier, et plus particulièrement à la ZA Antarctique sur sa composante écologique. Toutes les données écologiques issues de ces travaux sont archivées dans une base de données dédiée, rattachée à l’UMS CNRS-ULR PELAGIS.
Au niveau National le principal partenaire scientifique et contributeur au données via l’équipement de phoques de Weddell est le LOCEAN (J.B. Charrassin).
Les équipes françaises utilisant les données collectées dans le cadre du SO-MEMO sont indiquées dans la figure ci-dessous. Cette figure est non exhaustive. Par ailleurs, ces données étant librement accessibles et n’ayant pas le moyen d’assurer facilement la traçabilité de leur téléchargement, il est impossible d’évaluer précisément l’étendue de l’utilisation qui en est faite.

Figure 5. Utilisation par des équipes de recherche françaises des données océanographiques et écologiques basses et hautes résolutions collectées dans le cadre du programme éléphants de mer océanographes.

Au niveau international des collaborations très étroites sont établies avec :

  • Fabien Roquet, Professeur à l’Université de Göteborg (Suède) et qui pilote avec l’aide de Baptiste Picard le portail MEOP
  • L’Integrated Marine Observing System (IMOS) Australien sur sa composante plateforme animale (PI. Robert Harcourt, University of Sydney). Kerguelen étant le principal site de déploiement des balises océanographiques sur des animaux marins (20 à 50 balises/an) ce qui contribue à maintenir un suivi continu depuis 2004 et sur l’ensemble des mois de l’année des conditions océanographiques de l’Océan Austral pour le secteur Indien de l’Océan Austral.