Description du sujet de thèse

Fonctionnement de l'écosystème planctonique et des cycles du carbone et de l’oxygène dans la région côtière du golfe du Lion (Méditerranée nord-occidentale) : variabilité climatique et influence des événements extrêmes

Ce projet étudie l'impact du changement climatique et des pressions anthropiques sur le fonctionnement des écosystèmes côtiers marins et les cycles biogéochimiques sur le plateau du golfe du Lion, en Méditerranée nord-occidentale. Le golfe du Lion est une marge océanique caractérisée par une productivité primaire élevée dans une mer oligotrophe (Bosc et al., 2004). Cette forte productivité est liée aux apports en nutriments en provenance des fleuves ainsi qu’au fort mélange hivernal des eaux de surface avec les eaux sous-jacentes (Many et al., 2021) et aux processus d’upwelling induits par les vents (Fraysse et al., 2014) qui entraînent la remontée de nutriments dans la couche éclairée.
La mer Méditerranée est l'une des régions les plus vulnérables au changement climatique et subit de fortes pressions anthropiques (Durrieu de Madron et al., 2011).
Plusieurs études basées sur des observations in situ dans la région hauturière du golfe du Lion, ou la région côtière de la mer Ligure adjacente au golfe du Lion, ont documenté des tendances de diminution d’oxygène dans les eaux profondes, de diminution du pH et d’augmentation de carbone inorganique dissous, alcalinité et pCO2 (Touratier et Goyet, 2011; Kapsenberg et al., 2017; Coppola et al., 2020; Fourrier et al., 2021; Wimart-Rousseau et al., 2023). Salgado-Hernanz et al. (2019) montrent également, à partir d'images satellite, une diminution de la chlorophylle en surface dans la région côtière sur la période 1998-2014.

Compte-tenu de la couverture spatio-temporelle limitée des observations in situ, les modèles numériques couplées physique-biogéochimie sont des outils très utiles pour complémenter les observations et mieux comprendre les variabilités saisonnières, interannuelles et climatiques des cycles biogéochimiques et de l’écosystème ainsi qu’estimer la contribution des différents processus et prévoir leurs évolutions futures. Des études de modélisation sur des périodes de 20 ans (Cossarini et al., 2021) ont été réalisées à l'échelle de toute la Méditerranée. Elles montrent des tendances similaires aux observations avec une augmentation de l’absorption de CO2 atmosphérique sur l’ensemble de la Méditerranée nord-occidentale au cours des périodes 1999-2019, expliquée principalement par une augmentation du contenu en chaleur et de la teneur en CO2 atmosphérique. Les auteurs soulignent cependant les incertitudes de leurs résultats dans la région côtière, liées à des incertitudes sur les apports continentaux et la dynamique des processus biogéochimiques dans le sédiment.
L’objectif du Projet Prioritaire de Recherche Riomar vise à mieux comprendre l'évolution des écosystèmes côtiers influencés par les fleuves à travers une approche qui combine modélisation numérique haute-résolution et observations in situ et satellite. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est de (1) caractériser les variabilités des cycles du carbone et de l’oxygène, du système des carbonates et du fonctionnement des écosystèmes marins, (2) mieux comprendre les facteurs qui les contrôlent, (3) caractériser les événements extrêmes et leurs impacts sur les écosystèmes et les cycles biogéochimiques. Plusieurs facteurs de contrôle seront étudiés, notamment les régimes atmosphériques, les apports des fleuves et les conditions océaniques.
Pour mener cette étude, on s'appuiera sur une modélisation couplée physique/biogéochimie à haute résolution. Les simulations seront comparées aux observations à des fins de validation et d’amélioration.

Contexte de travail

La thèse proposée se déroulera dans le cadre du PPR Riomar et au sein de l’équipe ECOLA du LEGOS qui développe les modèles hydrodynamique et biogéochimique utilisés, et possède une solide expertise dans la modélisation du golfe du Lion.
Des réunions hebdomadaires avec les responsables scientifiques seront organisées pour discuter de l’avancement de la thèse. La doctorante/le doctorant interagira également avec les chercheuses, chercheurs et ingénieurs de l’équipe ECOLA, d'autres institutions impliquées dans le PPR Riomar et des communautés Simed et Med-CORDEX. Elle/Il voyagera en France et à l'étranger pour assister à des réunions et présenter ses résultats lors de conférences.