Impact of physical forcings on the dynamics of biogeochemical elements in the Mediterranean Sea : combined use of in situ observations and neural networks
Impact des forçages physiques sur la dynamique des éléments biogéochimiques en mer Méditerranée : approche couplée observations in situ et réseaux de neurones
Résumé
The Mediterranean Sea is characterized by rapid circulation of its water masses, low nutrient concentrations with a strong oligotrophy gradient, and a more rapid acidification than the global ocean. The Levantine Intermediate Waters (LIW) that connect the two basins are marked by a minimum of oxygen (O2). Variability in O2 content, nutrients, and inorganic carbon remain poorly understood given their low density of observation. The development and validation of a neural method CANYON-MED, specifically designed for the Mediterranean Sea, allowed to derive nutrients (nitrates, phosphates, silicates) and carbonate system variables (total alkalinity, total carbon and pH) from systematically measured variables (pressure, temperature, salinity and oxygen, position in time and space). The dynamics of the O2 minimum in the LIW in the face of variability in intermediate water ventilation processes in the northwestern Mediterranean was studied over the period 2012-2020. The application of CANYON-MED allowed the description of nutrients and carbonate trends in this area, in response to the intermittent deep convection phenomenon. The importance of convection on the ventilation of water masses, as well as on nutrient and acidification trends are thus highlighted, in a context of increased stratification by climate change. Finally, the ventilation of the LIW has been explored in its formation area (Levantine basin) using Argo floats over the period 2018-2019, nuancing the injection of O2 in the mixing patch.
La mer Méditerranée est caractérisée par une circulation rapide des masses d’eau, des concentrations faibles en nutriments avec un fort gradient d’oligotrophie, et une acidification plus rapide que pour l’océan global. Les Eaux Levantines Intermédiaires (LIW) reliant les deux bassins sont marquées par un minimum d’oxygène (O2). Les variabilités du contenu en O2, des nutriments et du carbone inorganique restent méconnues du fait de leur faible densité d’observation. Le développement et la validation d’une méthode neuronale CANYON-MED, spécifiquement conçue pour la Méditerranée, ont permis de dériver nutriments (nitrates, phosphates, silicates) et variables du système des carbonates (alcalinité totale, carbone total et pH) à partir de variables systématiquement mesurées (pression, température, salinité et O2, position spatio-temporelle). La dynamique du minimum d’O2 dans la LIW face à la variabilité des processus de ventilation des eaux intermédiaires en Méditerranée nord-occidentale a été étudiée sur la période 2012-2020. L’application de CANYON-MED a permis la description des tendances en nutriments et carbonates dans cette zone, face au phénomène intermittent de convection profonde. L’importance de la convection sur la ventilation des masses d’eau, et sur les tendances des nutriments et d’acidification sont mises en évidence, dans un contexte de stratification accrue par le changement climatique. Enfin, la ventilation de la LIW a été explorée dans sa zone de formation (le bassin Levantin) à l’aide de flotteurs Argo sur la période 2018-2019, nuançant l’injection d’O2 dans le patch de mélange.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|