SWINGS

Name: SWINGS
Start: 2021-01-13
End: 2021-03-08
Location: Océan Antarctique

Type	Campagne océanographique
Navire	Marion Dufresne
Propriétaire navire	TAAF
Dates	13/01/2021 - 08/03/2021
Chef(s) de mission	JEANDEL Catherine , PLANQUETTE Hélène
	LABORATOIRE D'ETUDES EN GÉOPHYSIQUE ET OCÉANOGRAPHIE SPATIALES - UMR 5566 14 avenue Edouard Belin 31400 Toulouse +33 (0)5 61 33 47 13 https://www.legos.omp.eu/
DOI	10.17600/18001925
Objectif	La capacité de l'océan à absorber du gaz carbonique dépend de son état chimique et de sa santé biologique. Une des conséquences majeures et attendues du changement climatique est de modifier, outre la stratification (et donc la pénétration lumineuse et les échanges de CO2), les apports d'éléments nutritifs à l'océan, leur spéciation chimique et la capacité des espèces biologiques à les assimiler. Ces changements seront particulièrement prononcés dans l'océan Austral (IPCC, 2014). Le terme « nutritifs » inclut systématiquement aujourd'hui les éléments traces tels que Fe, Zn, Cu, Cd, Co, Ni, tous impliqués comme co-enzymes dans les processus cellulaires. Ces éléments présents en ultra traces jouent donc un rôle majeur dans l'océan. Étudier leur cycle a des implications directes sur de nombreuses recherches scientifiques, telles que le cycle du carbone, le changement climatique, les écosystèmes océaniques ou encore la contamination environnementale. Les avancées très récentes des techniques analytiques nous ont permis de faire d'énormes progrès sur la compréhension des propriétés importantes des TEIs dans l'océan. Par ailleurs, d'autres éléments en traces sont des traceurs reconnus de processus tels que l'origine et la transformation de la matière (et/ou des masses d'eau) ou la dynamique des particules marines. D'autres encore sont des contaminants notoires (eg Hg, Pb). La réalisation de la campagne SWINGS d'une durée de 57 jours dans l'océan Indien Sud-Ouest, essentiellement austral nous permet de : Etablir la distribution, le comportement et le transport des éléments en traces et isotopes (TEI) au sein des masses d'eau identifiées le long de la section comprise entre La Réunion, les Iles Marion, Crozet, Kerguelen jusqu'au sud de Heard afin de connecter avec la section australienne K-Axis et de caractériser le transport des TEI dans le Fawn Though, important passage du courant antarctique au sud du plateau Kerguelen-Heard. Réaliser des études de processus au contact « continent-océan » sur la marge de DURBAN (ZA), et leur influence potentielle sur le courant des Aiguilles Explorer la présence éventuelle de champs hydrothermaux actifs à 44°S le long de l'ultra lente « South West Indian Ridge », puis à proximité de l'ile Marion et enfin dans la région de Kerguelen-Heard. Contribuer à la documentation de la chimie des carbonates et des échanges air-mer de CO2 le long d'une section caractérisée par des associations biologiques contrastées (suivi OISO). Résoudre la signature des processus dynamique à échelle moyenne et régionale (e.g.: interactions entre courant et sous courant des Aiguilles, tourbillons générés par reliefs, zones de fronts, etc.) Ré-occuper des stations clefs dans les zones naturellement fertilisées de Crozet et Kerguelen et documenter les mécanismes de fertilisation naturelle de Marion-Prince Edwards. Les outils déployés en mer, les analyses faites à bord ou au retour et la modélisation induite ont été fait avec les procédures les plus récentes et performantes. Cette campagne associe géologues, physiciens, chimistes et biologistes. Les observations nourrissent des modèles à haute résolution, développés pour ces régions. SWINGS s'appuie sur d'importantes collaborations internationales, avec des collègues d'Afrique du Sud (UCT, CSIR, Stellenbosh), d'Allemagne (MPI), de Suisse (ETH), de Belgique (ULB) et des USA (WHOI, FSU, FIU, University of Washington). SWINGS est la 3ème section française contribuant au programme international GEOTRACES et remplit aussi des objectifs des programmes SOLAS, IMBER et INTERRIDGE.

Mer/Océan

Océan Antarctique

Océan Indien

(La Reunion-Durban et iles Marion-Crozet, Heard, Kerguelen )

Ports

Port départ : Le Port (Réunion)

Port fin : Le Port (Réunion)

Limites

Nord	Sud	Ouest	Est
-23.0	-58.0	30.0	82.0

Organisme responsable de la campagne

LABORATOIRE D'ETUDES EN GÉOPHYSIQUE ET OCÉANOGRAPHIE SPATIALES - UMR 5566

14 avenue Edouard Belin

31400 Toulouse

+33 (0)5 61 33 47 13

https://www.legos.omp.eu/

Organisme(s) participant(s)

CNRS, Université Paul Sabatier, Université de Bretagne Occidentale, Sorbonne Université, Aix-Marseille Université, Université de Toulon, Plymouth University, Liverpool University, CSIR Cape Town, ETH Zurich

Discipline(s)

OCEANOGRAPHIE PHYSIQUE
CHIMIE OCEANIQUE
ENVIRONNEMENT

Code	Libellé	Quantité	Responsable
B01	Production primaire Détermination de la production primaire par incubation. Prélèvements faits à 3 profondeurs: lumière pleine en surface, max de chla, et profondeur 1% (en général 120 m)	17 Expériences	RYAN-KEOGH Thomas
B02	Pigments phytoplanctoniques Collecte de pigments de phytoplancton pour l'analyse HPLC à 6 profondeurs entre la surface et 200m	235 Echantillons	RYAN-KEOGH Thomas
B06	Matière organique dissoute Le carbone organique est le principal élément de la matière organique dissoute et le carbone organique dissous (COD) marin constitue l'un des plus grands réservoirs de carbone réduit à la surface de la Terre. Le COD est opérationnellement défini comme la fraction de taille < 0,7 micromètre. Le COD a été déterminé dans toute la colonne d'eau (12 prof.) le long du transect de la campagne. Les échantillons d'eau de mer ont été filtrés et stockés dans des ampoules de verre pré-combustées (au pH 2)	260 Echantillons	OBERNOSTERER Ingrid
B07	Bactéries et microorg. pélagiques Des échantillons pour le dénombrement des microbes ont été prélevés dans toute la colonne d'eau pour les procaryotes hétérotrophes et dans les 200 mètres supérieurs pour le pico-nanophytoplancton (<20 micromètres). Les échantillons d'eau de mer non filtrée ont été fixés avec du glutaraldéhyde (1% conc final), congelés par choc et sont conservés à -80°C jusqu'aux analyses cytométriques en flux	260 Echantillons	OBERNOSTERER Ingrid
B08	Phytoplancton La fixation d'azote et la production primaire nette a été mesurée dans les eaux de surface de 48 stations par la méthode du marquage isotopique (13C/15N). L'eau de mer à été prélevé sur des bouteilles Niskin ou depuis le système de pompage propre en continu. Les échantillons on été inoculés avec du 15N2 et du 13C-HCO3-, incubés pendant 24h dans des incubateurs de pont puis filtrés sur filtre GF/F. Les filtres seront analysé par spectrométrie de masse (EA-IRMS)	48 Stations	CASSAR Nicolas
B71	Matière organique particulaire Collecte d'eau de mer filtrée pour la détermination de la matière organique particulaire à partir de 6 profondeurs entre la surface et 200m	89 Echantillons	RYAN-KEOGH Thomas
B72	Mesures biochimiques Respiration communautés sombres et respiration bactérienne (fractions <0,8µm) étudiées dans régimes de productivité contraignants dans secteur indien de l'océan Austral et dans eaux subtropicales. Échantillons d'eau de mer pour expériences d'incubation prélevés dans eaux de surface à 12 endroits différents. Échantillons pour abondance des cellules (phytoplancton, bactéries et HNF), activité (bactéries) et carbone inorganique dissous prélevés parallèlement à mesures continues de consommation O2	12 Expériences	FOURQUEZ Marion
D71	Profileur de courant Mesures de profils de courant en station obtenus par L-ADCP montés sur la bathysonde. 1 ou 2 profils par station de bathysonde standard	62 Mesures	JEANDEL Catherine
G046	Carottier d'interface Monocore fixé à 20 m sous les pompes in situ dans plusieurs stations, mais seules 6 carottes de sédiments prélevées avec succès. Carottes immédiatement découpées avec plaques de plastique en tranches de 0,2 à 0,5 cm et stockées à l'état congelé à -20°C. Eau surnageante également échantillonnée pour mesurer concentrations en éléments traces, y compris Hg mesuré à bord. Echantillons envoyés à UBO, puis UMA pour analyses métaux traces, spéciation Hg et analyses isotopes stables du plomb	6 Carottes	HAMELIN Bruno
G74	Echo sondage multifaisceaux Lors de l'exploration de la South West Indian Ridge pour détecter la présence éventuelle de sources hydrothemales, nous avons préalablement exloré la zone avec une résolution de 15 m grâce au SMF du Marion Dufresne	1 Observations	JEANDEL Catherine
H09	Bouteilles Bouteilles Niskin	-	JEANDEL Catherine
H10	Stations bathysonde Nous avons réalisé 99 déploiements de la CTD standard avec 22 bouteilles Niskin et équipée de 2 LADCP (300 KhZ uplooker et 150 KHZ downlooker et de capteurs T, S oxygène, fluorimètre, turbidimètre, PAR et altimètre); 40 déploiements de la CTD propre avec 24 bouteilles GO-FLO et équipée de capteurs T, S oxygène, fluorimètre, turbidimètre, PAR et altimètre. Nous avons aussi réalisé une dizaine de casts de prlèvements de gros volumes d'eau pour analyser le Be, avec CTD dédiée (SBE 19)	139 Stations	JEANDEL Catherine
H17	Mesures optiques Measurements of photochemical efficiency by fast repetition rate fluorometry	200 Mesures	RYAN-KEOGH Thomas
H21	Oxygène Prélèvements dans les eaux de surface toutes les 8h pour corriger les données en continu de l'optode Aanderaa et dans la colonne d'eau sur la plupart des stations (prélèvements sur la CTD standard + 2 casts de la CTD propre). Les mesures sont réalisées directement à bord dans les 3 jours en suivant la méthode de titration Winkler.	770 Echantillons	LO MONACO Claire
H22	Phosphates Concentration phosphate	1000 Echantillons	BLAIN Stéphane
H24	Nitrates Concentration nitrate	1000 Echantillons	BLAIN Stéphane
H26	Silicates Concentration en acide silicique	1000 Echantillons	BLAIN Stéphane
H27	Alcalinite L'eau de surface a été analysée toutes le 25 minutes. Des échantillons ont également été prévevés sur les bouteilles Niskin sur 50 stations. Le CO2 total et l'alcalinité totale ont été mesurés simultanément, à bord, en suivant la méthode potentiométrique en cellule fermée.	828 Echantillons	LO MONACO Claire
H30	Eléments trace Eléments traces dissous et particulaires collectés. Les oligo-éléments dissous suivants seront analysés : Fe, Al, Mn, Cu, Co, Zn, Cd, Pb et Mo au LEMAR. Pour les éléments traces particulaires, les éléments suivants seront analysés : Fe, Pb, Al, Ti, Mn, Cd, Co, Cd, Zn, Sr, Mo, V, Zr, Y, Ba, P, Cu au LEMAR. Les échantillons pour le Ga seront analysés par A. Shiller (USA). Les échantillons pour les cations seront analysés par Z. Steiner à Kiel (Allemagne). Ligands par Liverpool	800 Echantillons	PLANQUETTE Hélène
H31	Radioactivité Des échantillons d'eau de mer ont été prélevé pour l'analyse des isotopes du radium (223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra), de l'actinium (227Ac), ainsi que du thorium (228Th). Ces radioéléments serviront à contraindre le mélange vertical et horizontal (gradient côte-large), et à tracer les masses d'eau. Un système RaDeCC (Radium Delayed Coincidence Counter) a permis de mesurer à bord les isotopes 223Ra et 224Ra. Les autres radioéléments seront mesurés à terre par spectrométrie gamma et radon rémanation	400 Echantillons	VAN BEEK Pieter
H32	Isotopes Isotopes du Protactinium, du Thorium et de Actinium - Échantillons prélevés à toutes les stations longues et à certaines spécifiques (dans courants tels que Fawn Trough) - Volumes moyens : 10 L par échantillon Ac, 2L filtrés pour échantillons Pa/Th - Pa/Th : Traceurs de transport et puits d'éléments chimiques à l'océan - Echange D/P dans la colonne d'eau - Ac : traceur de la diffusion verticale dans les eaux profondes	150 Echantillons	ROY-BARMAN Matthieu
H71	Mesures (T,S) de surface en route La température in situ est obtenue avec une sonde SBE38 au début du système de pompage. La salinité est calculée à l'aide de la température in situ et de la conductivité obtenue avec un thermosalinographe SBE 21. Des échantillons d'eau de surface ont été collectés toutes les 8h pour la mesure de la salinité à l'aide d'un salinomètres Guidline	54 Jours	LO MONACO Claire
H74	CO2 Fugacité de CO2 à l'aide d'un analyseur infra-rouge	51 Jours	LO MONACO Claire
H76	Ammonium Collecte d'eau de mer non filtrée pour la détermination des concentrations d'ammoniac entre la surface et 300m	400 Echantillons	RYAN-KEOGH Thomas
M71	Chimie atmosphérique Les échantillons d'aérosols ont été recueillis sur une base intégrée de 24 à 48 heures en utilisant des échantillonneurs d'aérosols à haut volume déployés sur le pont volant (au-dessus du pont du navire). Des échantillons ont été prélevés pour les éléments traces totaux, le berylium 7, et les aérosols de mercure et de microplastiques	19 Echantillons	LANDING William
P01	Matières en suspension En utilisant les pompes in-situ, nous avons prélevé sur la cast ISP 'trace métal et thorium' : 1) 99 échantillons particulaires sur des filtres QMA (1um de maille) superposés a des filtres Petex de différentes mailles (5um et 50um) pour l'analyse du POC, PN, 234Th, delta15N, delta14C, biomarqueurs, BSi, LSi, POP, Al, Ca, Na et Hg 2) 85 échantillons particulaires sur des filtres Supor (0.8um de maille) pour l'analyse des concentrations en métaux traces, des isotopes de Zn, Ni et Si, des protéines	184 Echantillons	PLANCHON Frédéric
P02	Métaux lourds Mesures à bord du mercure total et du mercure gazeux dissous d'échantillons d'eau de mer prélevés par la rosette de nettoyage des métaux-traces et le GeoFish. Les mesures ont été effectuées par oxydoréduction du mercure et ensuite analysées par spectrométrie de fluorescence atomique à vapeur froide par purge et piégeage	1500 Mesures	HEIMBURGER Lars-Eric

Document(s) associé(s)

Blog de la campagne SWINGS

Données publiées

Deteix Valentin, Cotard Edwin, Caquineau Sandrine, Landing William, Planchon Frederic, Ryan-Keogh Thomas, Cardinal Damien (2024). Biogenic and lithogenic silicon along the GEOTRACES South West Indian Ocean section (SWINGS-GS02). https://doi.org/10.17882/97947

Jeandel Catherine, Planquette Helene, Barut Guillaume, Baudet Corentin, Belhadj Moustafa, Benito Lea, Berthelot Hugo, Blain Stéphane, Cardinal Damien, Cassar Nicolas, Cassou Christophe, Chowdhury Subhadeep, Clerc Corentin, Cotard Edwin, Cotté Cedric, de Saint Léger Emmanuel, Deteix Valentin, D'Ovidio Francesco, Fawcett Sarah, Fin Jonathan, Forrer Heather, Fourquez Marion, Gadegaonkar Sharvari Sunil, Gest Léa, Goddard-Dwyer Millie, Gonzalez Santana David, Gueneugues Audrey, Hamelin Bruno, Heimbürger-Boavida Lars-Eric, Izard Lloyd, Kestenare Elodie, Lacan Francois, Lagarde Marion, Landing William, Lemaitre Nolwenn, Leon Morgane, Le Roy Emilie, Leseurre Coraline, Liao Wen-Hsuan, Lo Monaco Claire, Lopes Christian, Mignon Claude, Obernosterer Ingrid, O' Sullivan Edel, Perault Fabien, Planchon Frederic, Ringard Antoine, Ryan Keogh Thomas, Sanial Virginie, Sarthou Géraldine, Saito Mak, Sergi Sara, Shiller Alan, Steiner Zvika, Torres-Rodriguez Natalia, Tréguer Gwendolyn, Turnbull Isobel, Van Beek Pieter, Vivier Frédéric, Vorrath Maria-Elena, Whitby Hannah, Zhang Rui (2024). BIOGEOCHEMICAL dataset collected during the SWINGS cruise. https://doi.org/10.17882/99983

Jeandel Catherine, Planquette Hélène, Briais Anne, Boulart Cédric, Poncelet Cyrille, Scalabrin Carla, Bisquay Herve (2021). High-resolution bathymetry map (15-m grid) of a segment of the SWIR provided by MBES data acquired during the 2021 SWINGS marine expedition on the Marion Dufresne vessel. https://doi.org/10.17882/89462

Bibliographie

Publications

Tulet Pierre, Van Baelen Joel, Bosser Pierre, Brioude Jérome, Colomb Aurelie, Goloub Philippe, Pazmino Andrea, Portafaix Thierry, Ramonet Michel, Sellegri Karine, Thyssen Melilotus, Gest Lea, Marquestaut Nicolas, Mékiès Dominique, Metzger Jean-Marc, Athier Gilles, Blarel Luc, Delmotte Marc, Desprairies Guillaume, Dournaux Meredith, Dubois Gaël, Duflot Valentin, Lamy Kevin, Gardes Lionel, Guillemot Jean-François, Gros Valérie, Kolasinski Joanna, Lopez Morgan, Magand Olivier, Noury Erwan, Nunes-Pinharanda Manuel, Payen Guillaume, Pianezze Joris, Picard David, Picard Olivier, Prunier Sandrine, Rigaud-Louise François, Sicard Michael, Torres Benjamin. MAP-IO, an atmospheric and marine observatory program onboard Marion Dufresne over the Southern Ocean. Earth System Science Data IN PRESS. Publisher's official version : https://doi.org/10.5194/essd-2023-531 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00879/99118/

Léon Morgane, Van Beek Pieter, Sanial Virginie, Baudet Corentin, Charette Matthew A., Souhaut Marc, Vivier Frédéric, Kestenare Elodie, Jeandel Catherine, Planquette Helene (2024). Investigation of hydrothermal activity in the South West Indian Ridge region using Ra isotopes and 227Ac as tracers. Progress In Oceanography, 221, 103191 (15p.). https://doi.org/10.1016/j.pocean.2023.103191

Léon Morgane, Van Beek Pieter, Sanial Virginie, Souhaut Marc, Henderson Paul, Charette Matthew A. (2024). Comparison of methods to determine extraction efficiencies of Ra isotopes and 227Ac from large volume seawater samples. Marine Chemistry, 258, 104328 (12p.). https://doi.org/10.1016/j.marchem.2023.104328

Zhang Rui, Blain Stéphane, Baudet Corentin, Planquette Helene, Vivier Frédéric, Catala Philippe, Crispi Olivier, Guéneuguès Audrey, Marie Barbara, Debeljak Pavla, Obernosterer Ingrid. Tagging of water masses with covariance of trace metals and prokaryotic taxa in the Southern Ocean. bioRxiv IN PRESS. Publisher's official version : https://doi.org/10.1101/2023.11.23.568349 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00880/99237/

Mascaut Faustine, Pujol Olivier, Brioude Jérôme, Jensen Andrew (2023). A 2D Ising-like model for cloud field organization in pristine oceans. European Physical Journal Plus, 138(1), 76 (14p.). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-03633-3

Liang Zhou, McCabe Kelly, Fawcett Sarah E., Forrer Heather J., Hashihama Fuminori, Jeandel Catherine, Marconi Dario, Planquette Helene, Saito Mak A., Sohm Jill A., Thomas Rachel K., Letscher Robert T., Knapp Angela N. (2022). A global ocean dissolved organic phosphorus concentration database (DOPv2021). Scientific Data, 9(1), 772 (9p.). Publisher's official version : https://doi.org/10.1038/s41597-022-01873-7 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00813/92515/

Fuchs Robin, Thyssen Melilotus, Creach Véronique, Dugenne Mathilde, Izard Lloyd, Latimier Marie, Louchart Arnaud, Marrec Pierre, Rijkeboer Machteld, Grégori Gérald, Pommeret Denys (2022). Automatic recognition of flow cytometric phytoplankton functional groups using convolutional neural networks. Limnology And Oceanography-methods, 20(7), 387-399. Publisher's official version : https://doi.org/10.1002/lom3.10493 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00775/88654/

Vivier Frederic, Park Young-Hyang, Sekma Hela, Le Sommer Julien (2015). Variability of the Antarctic Circumpolar Current transport through the Fawn Trough, Kerguelen Plateau. Deep-sea Research Part Ii-topical Studies In Oceanography, 114, 12-26. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2014.01.017

Références des publications parues dans d'autres revues ou des ouvrages scientifiques faisant référence dans la discipline

10.1016/j.dsr2.2014.01.017

Références des rapports techniques

Jeandel Catherine, Planquette Helene (2021). SWINGS Cruise Report. MD229. N/O Marion-Dufresne. Jan 11th-March 8th 2021. https://doi.org/10.13155/83989

Références des articles parus dans des revues ou des journaux à grand public

La depêche du midi. Une expédition toulousaine revient des mers australes, page environnement 07/03/2021

RCF :mercredi 20 janvier à 7h40 et 12h05 https://rcf.fr/la-matinale/trois-questions-20-janvier-2021-0740-2

https://exploreur.univ-toulouse.fr/swinguons-ensemble-sur-locean-austral

Portrait. Hélène Planquette recherche les poussières de fer dans l'océan, OF du 01/12/20 Une chercheuse brestoise coordonnera la prochaine mission du Marion-Dufresne, Le Telegramme du 05/01/21

Thèses ayant utilisé les données de la campagne

Izard Lloyd (2023). Spatial structuring and variability of mesopelagic ecosystems in the southern Indian ocean. PhD Thesis, Université Sorbonne.

Leseurre Coraline (2022). Mécanismes de contrôle de l’absorption de CO2 anthropique et de l’acidification des eaux dans les océans Atlantique Nord et Indien Austral / Mechanisms controlling anthropogenic CO2 uptake and acidification in North Atlantic and Southern Indian Ocean waters. PhD Thesis, Université Sorbonne.

Fuchs Robin (2022). Méthodes neuronales et données mixtes : vers une meilleure résolution spatio-temporelle des écosystèmes marins et du phytoplancton / Neural methods and mixed data : towards a better spatio-temporal resolution of marine ecosystems and phytoplankton. PhD Thesis, Université d'Aix Marseille.

Levier Martin (2022). Développement et utilisation de l'Actinium-227 comme traceur du mélange de l'océan profond / Development and use of Actinium 227 as a tracer of deep ocean mixing. PhD Thesis, Université Paris-Saclay.