Effets du mélange vertical sur la dynamique du phytoplancton et l’exportation de carbone organique en Méditerranée occidentale

L'exportation de carbone organique vers l'océan profond peut jouer un rôle déterminant dans la séquestration du carbone atmosphérique et dans l’alimentation et le maintien des écosystèmes méso-pélagiques. Ce transfert a lieu lors de la chute rapide de particules (“pompe biologique”) et lors du mélange vertical (“pompe de couche de mélange”) généré notamment par le vent et les flux air/mer associés. Par conséquent, l’exportation présente une variabilité spatiale à grande échelle en réponse à la variabilité de la dynamique du plancton et du mélange vertical. Pour les hautes latitudes, il a été estimé récemment que le flux lié au mélange vertical se monte à 23 % du flux lié à la chute de particules et peut même localement lui être supérieur.

Schéma représentant la croissance du plancton et l’exportation de particules vers le fond de l’océan pour trois régimes de mélange vertical hivernal en Méditerranée occidentale. L’étude, basée sur un modèle numérique (SYMPHONIE/Eco3M-S, SIROCCO label INSU code communautaire) simulant la circulation océanique et la dynamique de l’écosystème planctonique en 3D, et validée à l’aide d’observations in situ de la campagne DEWEX et de données satellitaires, confirme la présence en Méditerranée occidentale,

• dans le bassin Algérien, d’un régime similaire au régime subtropical caractérisé par la concomitance, en hiver, d’un approfondissement de la couche de mélange modéré (~70 m) et d’une floraison phytoplanctonique,
• dans le golfe du Lion, d’un régime similaire au régime subpolaire, caractérisé par un fort approfondissement de la couche de mélange en hiver (plusieurs centaines de mètres) avec une remontée massive de nutriments inorganiques, puis d’un développement phytoplanctonique spectaculaire au printemps lorsque le mélange est largement réduit.
• dans le sud du bassin, le transfert de carbone organique sous la couche photique, couche éclairée où a lieu la photosynthèse, s’explique en grande partie par la chute de particules lourdes. En revanche dans la région nord, le processus de convection profonde génère un transfert massif de particules de carbone organique légères et lourdes, 5 fois plus élevé qu’au sud.

La Méditerranée est considérée comme une région très vulnérable au changement climatique. Notamment, le processus de convection profonde pourrait être affaibli en réponse au réchauffement climatique, et le transfert de carbone organique vers le fond de l’océan fortement réduit.

Dans le cadre du projet PERLE (Pelagic ecosystem response to dense water formation in the levant experiment), ce groupe de chercheurs va prochainement étudier la formation d’une des masses d’eau les plus cruciales de la Méditerranée, c’est-à-dire l’Eau levantine intermédiaire, et son rôle dans la distribution des nutriments et la structuration des écosystèmes planctoniques de la Méditerranée orientale.

Une meilleure compréhension du fonctionnement de l’écosystème marin en Méditerranée, une mer qui englobe des régimes similaires aux régimes subpolaires et subtropicaux, et de ses changements à venir, pourrait offrir une vision de l'évolution du fonctionnement de l'écosystème phytoplanctonique à l’échelle globale.