FLUSEC-1

Name: FLUSEC-1
Start: 2007-08-12
End: 2007-08-29
Location: Mer de Corail

Type	Campagne océanographique
Navire	Alis
Propriétaire navire	IRD
Dates	12/08/2007 - 29/08/2007
Chef(s) de mission	MAES Christophe
	LABORATOIRE D'OCÉANOGRAPHIE PHYSIQUE ET SPATIALE - UMR 6523 Centre Ifremer Bretagne ZI Pointe du Diable CS 10070 29280 Plouzané +33 (0)2 98 22 42 76 dirumr6523@ifremer.fr http://www.umr-lops.fr/
DOI	10.17600/7100060
Objectif	Les objectifs principaux de la campagne FLUSEC-01 étaient d'observer les caractéristiques des eaux transitant vers la mer des Salomon depuis la mer de Corail et d'estimer le flux de masse total sur la colonne d'eau depuis la surface et 2000 m de profondeur. Dans une certaine mesure, il s'agit aussi de quantifier la part relative des eaux provenant des courants de bord ouest et celles provenant directement du flux d'ouest. L'extension des études sur les eaux et les transports de masse rentrant dans la mer de Salomon devant être assurée par les mesures acquises lors de la mission d'un « Spray-Glider » largué au large de l'île de Rossell au cours de la campagne FLUSEC-01. Les buts complémentaires de la campagne étaient de confirmer l'existence du Jet Nord Calédonien et de caractériser, dans la mesure du possible, son extension verticale. Au cours de deux stations particulières, des prélèvements d'eau de mer ont été effectués pour des analyses géochimiques, les mesures ont été faites au LEGOS dans l'équipe GEOMAR (composition isotopique du néodyme) et interprétées lors du stage de fin d'étude de Mélanie Grenier (juin 2009).

Mer/Océan

Mer de Corail

(Mer de Corail et mer des îles Salomon - Pacifique sud-ouest)

Ports

Port départ : Noumea (New Caledonia)

Port fin : Noumea (New Caledonia)

Limites

Nord	Sud	Ouest	Est
-10.0	-22.0	154.0	161.0

Projet

SOUTH PACIFIC OCEAN CIRCULATION AND CLIMATE EXPERIMENT

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)

IRD

Discipline(s)

OCEANOGRAPHIE PHYSIQUE

Code	Libellé	Quantité	Responsable
D06	Flotteurs de subsurface APEX	2	MAES Christophe
D71	Profileur de courant L-ADCP + S_ADCP en continu.	46 Stations	MAES Christophe
H10	Stations bathysonde SBE911+ et SBE19	47 Stations	MAES Christophe
H11	Mesures (T,S) subsurface en route XCTD	4 Profils	MAES Christophe
H21	Oxygène SBE43	47 Stations	MAES Christophe
H71	Mesures (T,S) de surface en route TSG SBE21 (en continu)	-	MAES Christophe
M90	Autres mesures météorologiques Station batos (en continu)	-	MAES Christophe

Travaux

-Stations hydrologiques 0 - 2000 m : CTD + 02.
-Déploiement d'un spray-glider (154°E - 11°S).
-Déploiement de deux flotteurs Apex du réseau Argo.

Plan de position

Document(s) associé(s)

Rapport de la campagne FLUSEC 1

Contexte scientifique et programmatique des campagnes

Dans la région de l'Océan Pacifique sud-ouest, les eaux de la thermocline principale sont transportées par le Courant Sud Equatorial (SEC) en provenance de la « gyre » sub-tropicale située dans la partie centrale du Pacifique. Une partie importante de ces eaux est redistribuée vers les régions équatoriales où elles ont alors la capacité de moduler les caractéristiques de la thermocline équatoriale, et par la même, de moduler les caractéristiques du phénomène climatique El Niño/Southern Oscillation, l'ENSO. Si notre compréhension d'un tel phénomène, ENSO étant le phénomène dominant aux échelles interannuelles globales, a beaucoup progressé ces dernières décennies, la limite de sa prévisibilité est encore très largement méconnue. L'étude et la compréhension des variations d'ENSO à plus basse fréquence, du décennal à l'inter-décennal, imposent ainsi non seulement de prendre en compte la dynamique couplée de la bande tropicale mais aussi les interactions et les processus d'échange entre les tropiques et les latitudes extra-tropicales. Sur les 50 dernières années, différentes études ont mis en évidence des changements substantiels dans cette circulation océanique des régions sub-tropicales de l'Océan Pacifique Sud, influençant la région équatoriale mais aussi, et de façon comparable, les conditions climatiques locales autour de l'Australie et de la Nouvelle Zélande.

Ainsi, malgré son importance potentielle, la région de l'Océan Pacifique sud-ouest est relativement peu documentée et n'a pas fait l'objet, depuis les premières campagnes océanographiques de l'ORSTOM opérées depuis le centre de Nouméa dans les années 60 (Maes 2006), de projets scientifiques spécifiques et dédiés depuis cette période. Seule la radiale le long du méridien à 165°E a été échantillonnée de façon assez régulière depuis la décennie du programme TOGA (1984-1994), avec récemment le projet des trois campagnes océanographiques FRONTALIS réalisées entre 2001 et 2005 (Eldin et al. 2004 ; Maes 2008). Parmi les différentes raisons de cet état de fait, il convient de noter que cette vaste région est par nature essentiellement maritime, qu'elle est assez isolée d'un point de vue géographique et qu'elle possède une géométrie complexe due à la présence de nombreux archipels d'îles et de récifs coralliens. A titre d'exemple la mise en évidence de l'existence d'un jet océanique à partir d'observation in situ au nord du récif D'Entrecasteaux doit être associée au projet de recherche des campagnes océanographiques SECALIS effectuées entre 2003 et 2006 ; ce jet étant lui-même une composante du flux de masse associé plus généralement au SEC (Maes et al. 2007 ; Gourdeau et al. 2008 ; Ganachaud et al. 2008).

Les études actuelles sur les variations et le cheminement des eaux subtropicales se basent essentiellement sur des profils hydrologiques et sur des modèles numériques. Si un cheminement intérieur direct a pu être mis en évidence, la plus part du flux de masse en sub-surface transite par des courants de bord ouest associés au courant et sous-courant côtiers de Nouvelle-Guinée (NGCUC). Les moyens d'observation actuels que sont les flotteurs autonomes du réseau Argo, les observations collectées depuis le programme VOS à partir des navires de commerce et les différents produits satellites permettent d'obtenir seulement une vision à grande échelle de cette circulation. En aparté, les courants de bord ouest et les principaux jets océaniques ne sont pas décrits de façon précise par ces moyens traditionnels. Ces derniers points ont motivé l'élaboration et font actuellement l'objet d'un programme international de recherche dédié qui s'appelle SPICE pour Southwest Pacific Ocean Circulation and Climate Experiment (Ganachaud et al. 2007). La campagne océanographique FLUSEC-1 est une étape préliminaire à la phase intensive de ce projet prévue pour la période à venir 2009-2012. Il est aussi important de noter que, depuis mi-2008, le projet SPICE a été labellisé par le programme des recherches internationales sur le climat et sa prévisibilité, CLIVAR (http://www.clivar.org/organization/resources/southwest-pacific-ocean-circulation-and-climate-experiment-spice).

Résultats majeurs

1. Actions menées en 2010-2011 :

Etude de l'alimentation du Jet Nord Calédonien

Les stations opérées au nord du récif D'Entrecasteaux, au début et en fin de campagne, ont été intégrées dans une étude de l'alimentation du Jet Nord Calédonien. Ce travail est basé sur une étude hydrologique des principales campagnes en mer opérées ces dernières années dans la région de la mer de Corail au large de la Nouvelle Calédonie, en plus de donner une estimation du flux de masse du Jet Nord Calédonien; cette étude permet de décrire les principales caractéristiques des masses d'eaux en terme de température, salinité et concentration en oxygène dissous de la région. Elle s'inscrit dans le cadre du travail de thèse de Florent Gasparin et a fait l'objet d'une publication dans Deep Sea Research en 2011.

Etude du flux de masse entrant en mer des Salomon

Ce travail représente l'objectif principal de la campagne en mer FLUSEC-01 et les analyses préliminaires entre les estimations de courant géostrophiques et les données L-ADCP des courantomètres installés sur la rosette étaient caractérisées par des différences significatives, surtout dans les couches profondes. Nous avons cherché à expliquer et à comprendre ces différences de façon à pouvoir obtenir des barres d'erreur réduite et précise sur les estimations du transport de masse. Pour cela, nous avons développé une méthodologie en modèle inverse avec des hypothèses de conservation de la masse, de chaleur, du sel et de la concentration en oxygène dissous, de façon à bénéficier du schéma général de la campagne. Ces outils sont similaires à ceux développés par Ganachaud et Wunsch (2000) et Ganachaud (2003) et utlisés par Ganachaud et al. (2008) pour l'étude de la campagne en mer SECALIS-2. L'analyse conjointe entre les données hydrologiques et les données courantométriques de type L-ADCP a révélée la nécessité de reprendre le travail d'inversion de ces dernières mesures. Ce travail a été effectué par Frédéric Marin et a permis de mettre en évidence une forte sensibilité à un paramètre de gradient à grande échelle verticale qui est utilisé dans la méthodologie d'inversion proposée par Visbeck (2002). La comparaison finale entre la version hydrologique ajustée par le modèle inverse et les données courantométriques est représentée sur la Figure 2 le long de la section d'entrée en mer des Salomon ; l'accord général est excellent et permet, en plus d'avoir une solution équilibrée issue du modèle inverse, une plus grande confiance dans la représentation des différentes structures de la section hydrologique (la contamination par les phénomènes à haute fréquence telle que les ondes internes par exemple demeure - comme autour de la station 12, mais elle ne montre pas de biais important sur les estimations du transport total de masse qui rentre en mer des Salomon - voir le bas de la figure 2). Ce travail est actuellement complété par les analyses des masses d'eau et par des études de sensibilité de la solution inverse à des contraintes supplémentaires, telle que l'influence du transport dans le détroit de l'Indispensable à l'est de la section au niveau des îles Salomon.

Figure 2 : Coupes verticales du courant en entrée de la mer des Salomon à partir des données d'hydrologie (haut) et de courantométrie L-ADCP (milieu, en cm/s). Les stations sont indiquées dans les encarts. Le transport de masse d'eau cumulé sur la colonne d'eau (0-2000 m) est représenté en bas (en Sv). (extrait de Gasparin et al., soumis, 2012).

2. Perspectives pour 2012-2013

1. Finalisation du travail d'analyse par méthode inverse du flux de masse rentrant en mer des Salomon tel qu'il a été observé et échantillonné par la campagne en mer FLUSEC-01 ; un appendice sur le traitement des données courantométriques de type L-ADCP sera rédigé et diffusé en 2012;

2. Etude quantitative des principales caractéristiques des masses d'eau en mer de Corail telles qu'elle ont pu être observées, par exemple, lors des campagnes FLUSEC-01, SECALIS et SECARGO;

3. Mise en perspective des principaux résultats de la campagne en mer FLUSEC-01 avec des comparaisons basées sur des résultats de simulation numérique dans la région (le choix de l'expérience dépendra de la capacité du modèle a pouvoir reproduire les caractéristiques qui auront été précédemment mis en évidence).

Données acquises et analyses effectuées en mer et à terre

Données archivées au Sismer

Bibliographie

Publications

Cravatte Sophie, Kestenare Elodie, Eldin Gerard, Ganachaud Alexandre, Lefevre Jerome, Marin Frederic, Menkes Christophe, Aucan Jerome (2015). Regional circulation around New Caledonia from two decades of observations. Journal Of Marine Systems, 148, 249-271. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2015.03.004

Gasparin Florent, Maes Christophe, Sudre Joel, Garcon Veronique, Ganachaud Alexandre (2014). Water mass analysis of the Coral Sea through an Optimum Multiparameter method. Journal Of Geophysical Research-oceans, 119(10), 7229-7244. Publisher's official version : https://doi.org/10.1002/2014JC010246 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00220/33147/

Djath Bughsin', Verron Jacques, Melet Angelique, Gourdeau Lionel, Barnier Bernard, Molines Jean-Marc (2014). Multiscale dynamical analysis of a high-resolution numerical model simulation of the Solomon Sea circulation. Journal Of Geophysical Research-oceans, 119(9), 6286-6304. https://doi.org/10.1002/2013JC009695

Grenier Melanie, Jeandel Catherine, Lacan Francois, Vance Derek, Venchiarutti Celia, Cros Alexandre, Cravatte Sophie (2013). From the subtropics to the central equatorial Pacific Ocean: Neodymium isotopic composition and rare earth element concentration variations. Journal Of Geophysical Research-oceans, 118(2), 592-618. https://doi.org/10.1029/2012JC008239

Gasparin Florent, Ganachaud Alexandre, Maes Christophe, Marin Frederic, Eldin Gerard (2012). Oceanic transports through the Solomon Sea: The bend of the New Guinea Coastal Undercurrent. Geophysical Research Letters, 39(L15608), 1-6. Publisher's official version : https://doi.org/10.1029/2012GL052575 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00214/32501/

Gasparin Florent, Ganachaud Alexandre, Maes Christophe (2011). A western boundary current east of New Caledonia: Observed characteristics. Deep-sea Research Part I-oceanographic Research Papers, 58(9), 956-969. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2011.05.007

Cravatte Sophie, Ganachaud Alexandre, Duong Quoc-Phi, Kessler William S., Eldin Gerard, Dutrieux Pierre (2011). Observed circulation in the Solomon Sea from SADCP data. Progress In Oceanography, 88(1-4), 116-130. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2010.12.015

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

Cai W., A. Ganachaud, C. Maes, D. Hu, B. Qiu, J. Lee, and M. Fukasawa, CLIVAR Pacific Panel Observational Programs, CLIVAR exchanges, 51, 7-9, 2009.

Références des rapports techniques

Maes, C., G. Eldin, A. Melet, J. Lefévre, J. Sudre, D. Varillon, A. Ganachaud and L. Gourdeau, Rapport de la mission océanographique FLUSEC-01 à bord du N. O. Alis du 12 au 30 Août 2007 en mer de Corail, Océan Pacifique Sud-Ouest, Rapports de missions, Sciences de la Mer, Océanographie Physique, Centre IRD de Nouméa, Nouvelle Calédonie, no 24, 98 pp, décembre 2009.

Références des communications dans des colloques internationaux

Ganachaud, A., and SPICE contributors, Achieved and expected scientific advances from the southwest pacific ocean circulation and climate experiment (SPICE). P05-2247.00, invited oral presentation in the IUGG 2011 General Assembly, Melbourne, Australia, 2011.

Labatut M., Grenier M., Radic A., Lacan F., Poitrasson F. and Jeandel C., Studying the Fe oceanic cycle in the western equatorial Pacific with Fe and Nd isotopes. Talk in the 43rd International Liege Colloquium on Ocean Dynamics "Traces & Tracers", Liege (Belgium). May 2011.

Cravatte, S., A. Ganachaud, Q.-P. Duong, W. Kessler, G. Eldin and P. Dutrieux, Observed Circulation in the Solomon Sea from SADCP data, poster in the AGU fall meeting, San Francisco, 13-17 Dec 2010.

Cravatte, S., et al., SPICE: early results and future plans, Talk in the Ocean Science Meeting, Portland, Feb. 2010.

Ganachaud, A, A. Melet, and C. Maes, SPICE: Southwest Pacific Ocean Circulation and Climate Experiment, OS41A-1541 poster in the AGU fall meeting, San Francisco, 13-17 Dec 2010.

Gasparin, F., A. Ganachaud, and C. Maes, Observed features of the jets supplying the Coral Sea. OS51E-08 talk in the AGU fall meeting, San Francisco, 13-17 Dec 2010.

Grenier M, Jeandel C, Durand F, Cravatte S, Lacan F., Original study of the Equatorial Pacific Ocean fertilization based on a lagrangian simulation of the circulation coupled to Nd isotopic composition and Rare Earth Element concentration data. Poster in the Ocean Sciences Meeting, Portland, Feb. 2010.

Lacan F., Jeandel C., Radic A., Grenier M., Labatut M., Delattre H., Cros A., Pradoux C., Cravatte S., Durand F. and Murray J., Lithogenic inputs into the western Equatorial Pacific: combining neodymium and iron isotope observations with Lagrangian modeling. Invited talk in the 2010 GEOTRACES Asia Planning Workshop, Taipei (Taiwan), Oct. 2010.

Ganachaud, A., C. Maes and SPICE participants, Progress from southwest Pacific Ocean circulation and climate experiment, SPICE. Invited talk in the OceanObs09 conference, 21-25 September, Venice, 2009.

Gourdeau, L., A. Melet, W. Kessler, R. Davis, C. Maes, S. Cravatte, A. Ganachaud, G. Eldin, J. Verron, Oceanic circulation in the Solomon Sea (Solwara/SPICE-France). Poster au 11ieme inter-congrès de la Pacific Science Association (PSA) et les secondes Assises de la Recherche française dans le Pacifique, Papeete, 2-6 mars 2009.

Grenier M., Jeandel C., Durand F., Lacan F., Original study of the Equatorial Pacific Ocean fertilization based on a lagrangian simulation of the circulation coupled to Nd isotopic composition and Rare Earth Element concentration data. Talk at the 2nd GEOTRACES data/model synergy workshop, Paris, Dec. 2009.

Maes, C., A. Ganachaud and L. Gourdeau, Oceanic Circulation at the entrance of the Coral Sea (southwest Pacific Ocean), SPICE-France. Poster au 11ieme inter-congrès de la Pacific Science Association (PSA) et les secondes Assises de la Recherche française dans le Pacifique, Papeete, 2-6 mars 2009.

Maes, C., L. Gourdeau, and J. Lefevre, Mean circulation of the upper layers of the southwest Pacific ocean at the entrance of the Coral sea. Talk in the Western Pacific Geophysics Meeting, Cairns, Jul-Aug. 2008.

Kessler, W., R. Davis, J. Sherman, and L. Gourdeau, Transport in the Solomon Sea measured by an ocean glider in Aug.-Nov. 2007. Talk in the AGU Fall meeting, San Francisco, Dec. 10-14, 2007.

Maes C., G. Eldin, A. Melet, J. Lefèvre, Joël Sudre, D. Varillon, A. Ganachaud and L. Gourdeau, Circulation and water masses at the entrance of the Solomon Sea as observed during the FLUSEC-01 cruise in August 2007. Poster in the Western Pacific Geophysics Meeting, Taipei, Taiwan, 22?25 June 2010.

Maes, C., A. Melet, G. Eldin, J. Lefevre, J. Sudre, and D. Varillon, Flows entering the Solomon Sea: observed features during the FLUSEC-1 cruise in August 2007. Poster in the AGU Fall meeting, San Francisco, Dec. 10-14, 2007.

Références des communications dans des colloques nationaux

Jeandel C., Grenier M., Durand F. et Lacan F., Intérêt du couplage traceur virtuel/traceur réel pour quantifier les apports côte-large. CYBER Prospective workshop, Paris, June 2009.

DEA ou MASTER 2 ayant utilisé les données de la campagne

Grenier, Mélanie, LEGOS, Sources et transports de matériel lithogénique dans le Pacifique Equatorial : suivi lagrangien et traceurs géochimiques, Stage de Master 2ème année de l'école doctorale SDU2E « Océan Atmosphère et Surface continentales » de l'université Paul Sabatier, rapport de stage 34 pp., Encadrants : Catherine Jeandel, Fabien Durand et François Lacan (LEGOS). Soutenance le 15 juin 2009. Mélanie Grenier a obtenu une bourse de thèse en fin 2009 pour la continuité de ce travail.

Duong, Q.-P., LEGOS, Toulouse, Variabilité des courants en mer des Salomon à partir des données courantomètriques de coques (SADCP). Stage de Master 2ième année de l?école doctorale SDU2E de Toulouse. Spécialité Océan Atmosphère et Surfaces continentales. Effectué au LEGOS à Toulouse en février-juin 2008 (encadrement S. Cravatte et A. Ganachaud)

Frenay, Louise, ENSTA, LEGOS centre IRD de Nouméa, Validation et comparaison du modèle ROMS au regard de la campagne Flusec-1 (Août 2007), Stage de fin de deuxième année de l?école d?ingénieur ENSTA, rapport de stage 24 pp., Encadrants : Christophe Maes (LEGOS), Christophe Menkes (LOCEAN) et Vincent Faure (LOCEAN). Soutenance le 29 août 2008.

Thèses ayant utilisé les données de la campagne

Bughsin Djath, Natacha, LEGI, Circulations océaniques en mer des Salomon à partir de simulations numériques très haute résolution, Thèse de l'Université Joseph Fourrier, Grenoble, depuis fin 2010 (Directeurs de thèse : J. Verron CNRS/LEGI et L. Gourdeau, IRD/LEGOS).

Melet-Dieudonné, Angélique, LEGI, Les circulations océaniques en mer des Salomon : modélisation haute-résolution et altimétrie spatiale, Thèse de l'Université Joseph Fourrier, Grenoble. Soutenue le 26 janvier 2010 (Directeurs de thèse : J. Verron, CNRS/LEGI et L. Gourdeau, IRD/LEGOS)

Gasparin, Florent, LEGOS, UPS, Caractéristiques des masses d'eaux, transports de masse et variabilité de la circulation océanique en mer de Corail (Pacifique sud-ouest), Thèse de l'Université Paul Sabatier, depuis octobre 2009. (Directeurs de thèse : C. Maes et A. Ganachaud).

Grenier, Mélanie, LEGOS, UPS, Étude de la fertilisation du Sous-Courant Équatorial Pacifique couplant une simulation lagrangienne de la circulation (traceur virtuel) aux compositions isotopiques de néodyme et concentrations de Terres Rares (traceurs réels), Thèse de l'Université Paul Sabatier, depuis octobre 2009. (Directeurs de thèse : C. Jeandel et S. Cravatte).

Maes, Christophe, LEGOS-IRD, Stratification thermohaline des couches superficielles de l'Océan Pacifique équatorial ouest: observations et impacts sur le phénomène El Nino, Habilitation à Diriger des Recherches, Université Paul Sabatier, Toulouse, France, soutenue le 30 mars 2009.