MOOSE (ANTARES)

Type	Série de campagnes océanographiques
Chef(s) de mission	LEFEVRE Dominique
Chef de projet	LEFEVRE Dominique
DOI	10.18142/233
Objectif	Le climat du bassin Méditerranéen change rapidement évoluant vers un sytème plus sec et caractérisé par plus de précipitations extrêmes. Le fonctionnement physique de la Méditerranée, et en particulier le processus de convection profonde, risque ainsi d'être fortement impacté dans le futur (Somot, 2006), avec des conséquences directes pour la ventilation des eaux profondes, des écosystèmes pélagiques et le cycle du carbone (Herrmann, 2018). A noter que la Mer Méditerranée répond bien plus rapidement et intensément à ces changements, que l'océan global (Cacho et al 2002), notamment à cause du renouvellement sur quelques décennies seulement de ses masses d'eau profondes. Une augmentation de température des eaux profondes de l'ordre de 0.3$^\circ$C a déjà été observée depuis les années 1950 (Bethoux, 1990 ; Krahmann, 1998}, et des projections à l'horizon 2100 prédisent une augmentation des températures de surface de 2 à 3 (Adloff, 2015}, ce qui pourrait notamment perturber les cycles de reproduction de nombreuses espèces marines (Lejeusne2010). Objectifs : Le défi est de correctement échantillonner 1) le courant nord, s'écoulant le long du talus continental, 2) les échanges côte/large, y compris les épisodes de cascading, et 3) la formation d'eaux profondes / intermédiaires au large et la ventilation des eaux de fond. Ceci est nécessaire pour suivre l'évolution de la circulation thermohaline, les bilans de chaleur ainsi que des estimations de stocks pour les paramètres biogéochimiques. L'approche choisie se veut être multi-échelles et prendre en compte les circulations des trois masses d'eau (de surface, intermédiaire et profonde) de ce bassin. L'objectif est donc e maintenir un réseau de stations fixes (lignes instrumentées, bouées de surface, radars, sémaphores), de plateformes mobiles autonomes (gliders), et sur les mesures et la collecte d'échantillons réalisés à partir de navires de la flotte océanographique française (Fig. 2). L'objectif ici est d'observer 1) les variations des rapports des éléments biogènes (C:N:Si:P) dans les divers réservoirs, dissous et particulaires, vivants et détritiques, et d'estimer leurs impacts sur la production biologique, 2) l'évolution du carbone anthropique et du pH dans le contexte de l'augmentation du CO₂ atmosphérique. L'impact des processus physiques sur la dynamique du bloom, via les phénomènes de couplage physique-biogéochimique dans la couche de mélange, est aussi un processus essentiel où les observations intégrées peuvent apporter des éléments de réponse.

Contexte scientifique et programmatique des campagnes

Le réseau MOOSE (Mediterranean Ocean Observing System for the Environment) a été mis en place afin de suivre l'évolution à long terme de la mer Méditerranée nord-occidentale (sur plus de 10 ans) dans le contexte du changement climatique et de la pression anthropique. Les objectifs scientifiques s'appuient sur les grandes questions du programme MISTRALS, en particulier ceux des projets HYMEX, MERMEX et CHARMEX, nécessitant des observations sur le long terme. D'un point de vue logistique la structuration de ce réseau a permis la constitution d'un parc instrumental commun interopérable, dont les opérations de maintenance et de calibration sont assurées de manière mutualisée. Ce réseau d'observation couvre les zones côtières et hauturières, les échanges côte-large ainsi que les interfaces continent-océan et océan-atmosphère (figure 1).

MOOSE est un réseau d'observation qui assure un suivi régulier et récurent en Méditerranée occidentale depuis 2010. La labellisation de ce réseau été renouvelée pour la période 2016-2020 et MOOSE a été intégré dans l'Infrastructure de Recherche ILICO (Infrastructure Littorale et Côtière).

Objectif final - résultats attendus : Détermination des effets du changement climatique et ceux induits par les activités anthropiques en Méditerranée occidentale - Aide à la prévision des impacts sur l'hydrologie et la structure de l'écosystème pélagique par l'apport de données nouvelles aux modèles numériques et à la prévision opérationnelle. Renforcement de la participation des pays des rives Sud et Est de la Méditerranée avec transfert de compétences pour l'implémentation de la composante « Hydrologie » des observatoires marins dans ces pays.
Observatoires élémentaires : Les objectifs scientifiques s'appuient sur les grandes questions du programme MISTRALS, en particulier ceux des projets HYMEX, MERMEX et CHARMEX, nécessitant des observations long-terme pluridisciplinaires et intégrées. Ces observations concernent les thèmes suivants :

Les apports continentaux via les fleuves et l'atmosphère : Observatoires Rhône, Têt, Cap Ferrat, Frioul et cap Béar;
La circulation méso-échelle du Gyre Nord (Golfe du Lion et mer Ligure): Observatoires Dyfamed, Antares, Planier, Lacaze-Duthiers, LION, radiales gliders, MOOSE-GE.

Les grands cycles biogéochimiques et "l'acidification océanique" : Observatoires DYFAMED/BOUSSOLE, ANTARES, MOLA, MOOSE-GE.

Résultats majeurs

Les objectifs de MOOSE sont basés sur l'acquisition de données sur le long terme. A ce titre il est difficile de dégager des valorisations scientifiques correspondant à une année spécifique. Les résultats présentés ci-dessous reflètent une activité de terrain sur plusieurs années utilisant les résultats des campagnes réalisées sur les navires côtiers et principalement dédiées aux suivis sur les sites DYFAMED et ANTARES. Ici les résultats présentés sont spécifiques au site ANTRES et ils ne sont pas exhaustif mais ils présentent un « snapshot » des données acquises.

Suivi des masses d'eau profonde sur 10 ans :

La courantologie sur le site ANTARES de la couche profonde 2000-2400 m (figure 3), soumise à l'influence de la formation des eaux profondes en Méditerranée Nord-Occidentale par phénomène de convection et/ou de cascading.

Figure 3 : Évolution temporelle du courant sur le site ANTARES (N42°48', E006°05') pour la période 2007-2018. Le courant est estimé à partir de la déformation des lignes du télescope à Neutrino sur une colonne d'eau de 400m. Cette mesure n'est pas une mesure directe mais un proxy du courant.

Même si l'axe principal du courant est sur un axe Est-Ouest, compatible avec la circulation géostrophique, il y a néanmoins des évènements en intensité et en directionnels qui sont représentatifs de la dynamique des masses d'eau en milieu profond, liés à des évènements à l'échelle du bassin.

Hydrologie :

L'évolution temporelle des propriétés hydrologiques au travers des diagramme TS de la colonne d'eau en 1500 et 2500 m (figure 4), permet de mettre en évidence la dynamique des masses d'eau et des changements de propriétés liés aux phénomènes de convection profondes et de cascading à l'échelle du bassin nord-occidental. Cela permet de mettre en évidence une structuration des masses d'eau profondes en multicouches (laminaires) laquelle fertilise en matière organique et en particules (mortes ou vivantes) l'océan profond. Ces évènements hydrologiques permettent aussi une ventilation des eaux profondes.

Figure 4 : Évolution temporelle des propriétés hydrologiques (Diagramme T-S) sur le site ANTARES (N42°48', E006°05') pour la période 2010-2019. Le code couleur représente la concentration en O2 (échelle non normalisée en µmol dm-3).

Un point marquant de cette série temporelle est la dynamique de la structuration des eaux profondes, ou le dit classique diagramme en queue de scorpion évolue avec l'intrusion d'eaux néo formées dans la période 2010-2013. En depuis 2014, ces eaux néo formées tendent à disparaître pour ne former qu'une seule eau type en 2019, avec la disparition de la superposition de masses d'eau. Ceci pourrait être dû à la non-formation d'eau profonde depuis 2013 à l'échelle du basson Nord-Occidental.

Biogéochimie :

Le suivi temporel des propriétés hydrologiques sur 10 ans à 2 profondeurs (500 et 2000m) représentative des eaux levantines intermédiaires (LIW) et des eaux profondes méditerranéennes (2000m). Chacune des 4 propriétés (O2, TC, NO3 et PO4) présentent des comportements différents. Seul TC présente une tendance à la hausse dans les eaux intermédiaires et profondes, a priori lié à l'activité biologique plus qu'à la pénétration de CO2 d'origine Anthropique, même si cela reste encore une question ouverte.

Certains « évènements » sur l'oxygène sont liés à des mouvements de convection en local à 500 m (cf fiche valorisation EMSO Ligure Ouest) ou à l'échelle du bassin à 2000 m.

Par contre pas de tendances claires sur les sels nutritifs ne peut être dégagées

Figure 5 : Suivi des propriétés biogéochimiques depuis 2010 sur le site ANTARES (N42°48', E006°05') pour la période 2010-2017 à 500 m (panels de gauche) et 200 m (panels de droite) pour respectivement du haut vers le bas, de l'oxygène dissous (µmol kg-1), Total inorganique carbone (µmol kg-1), Phosphate (µmol dm-3) et Nitrate (µmol dm-3).

Données acquises et analyses effectuées en mer et à terre

Données publiées

Lefevre Dominique, Libes Maurice, Heyndrickx Celine, Bernardet Karim, Gojak Carl, Mallarino Didier (2024). EMSO-Ligure Ouest observatory data (mooring ALBATROSS) from 2021-08. https://doi.org/10.17882/83244

Metzl Nicolas, Fin Jonathan, Lo Monaco Claire, Mignon Claude, Alliouane Samir, Antoine David, Bourdin Guillaume, Boutin Jacqueline, Bozec Yann, Conan Pascal, Coppola Laurent, Douville Eric, Durrieu De Madron Xavier, Gattuso Jean-Pierre, Gazeau Frédéric, Golbol Melek, Lansard Bruno, Lefèvre Dominique, Lefèvre Nathalie, Lombard Fabien, Louanchi Férial, Merlivat Liliane, Olivier Léa, Petrenko Anne, Petton Sébastien, Pujo-Pay Mireille, Rabouille Christophe, Reverdin Gilles, Ridame Céline, Tribollet Aline, Vellucci Vincenzo, Wagener Thibaut, Wimart-Rousseau Cathy (2023). A synthesis of ocean total alkalinity and dissolved inorganic carbon measurements from 1993 to 2022: the SNAPO-CO2-v1 dataset. https://doi.org/10.17882/95414

Zakardjian Bruno, Quentin Céline (2018). MOOSE HF radar daily averaged surface currents from MEDTLN site (Toulon NW Med). https://doi.org/10.17882/56500

Lefevre D, Tamburini C, Bhairy N, Chirurgien L, Gojak C, Bernardet K, Hafidi Z, Mahiouz K, Aguilar J.A, Samarai I.Al, Albert A, André M, Anghinolfi M, Anton G, Anvar S, Ardid M, Assis Jesus A.C, Astraatmadja T.L, Aubert J-J, Baret B, Basa S, Bertin V, Biagi S, Bigi A, Bigongiari C, Bogazzi C, Bou-Cabo M, Bouhou B, C. Bouwhuis M, Brunner J, Busto J, Camarena F, Capone A, Cârloganu C, Carminati G, Carr J, Cecchini S, Charif Z, Charvis P, Chiarusi T, Circella M, Coniglione R, Costantini H, Coyle P, Curtil C, Decowski P, Dekeyser I, Deschamps A, Donzaud C, Dornic D, Q. Dorosti H, Drouhin D, Eberl T, Emanuele U, Ernenwein J-P, Escoffier S, Fermani P, Ferri M, Flaminio V, Folger F, Fritsch U, Fuda J-L, Galatà S, Gay P, Giacomelli G, Giordano V, Gómez-González J-P, Graf K, Guillard G, Halladjian G, Hallewell G, Van Haren H, Hartman J, Heijboer A.J, Hello Y, Hernández-Rey J.J, Herold B, Hössl J, Hsu C-C, de Jong M, Kadler M, Kalekin O, Kappes A, Katz U, Kavatsyuk O, Kooijman P, Kopper C, Kouchner A, Kreykenbohm I, Kulikovskiy V, Lahmann R, Lamare P, Larosa G, Lattuada D, Lim G, Lo Presti D, Loehner H, Loucatos S, Mangano S, Marcelin M, Margiotta A, Martinez-Mora J-A, Meli A, Montaruli T, Moscoso L, Motz H, Neff M, Nezri E, Palioselitis D, Pavalas G.E, Payet K, Payre P, Petrovic J, Piattelli P, Picot-Clemente N, Popa V, Pradier T, Presani E, Racca C, Reed C, Riccobene G, Richardt C, Richter R, Rivière C, Roensch K, Rostovtsev A, Ruiz-Rivas J, Rujoiu M, G. Russo V, Salesa F, Sánchez-Losa A, Sapienza P, Schöck F, Schuller J-P, Schussler F, Shanidze R, Simeone F, Spies A, Spurio M, Steijger J.M, Stolarczyk T, Taiuti M.G F., Toscano S, Vallage B, Van Elewyck V, Vannoni G, Vecchi M, Vernin P, Wijnker G, Wilms J, de Wolf E, Yepes H, Zaborov D, de Dios Zornoza J, Zúñiga J (2016). ANTARES observatory data (mooring IL07). https://doi.org/10.17882/47130

Bibliographie

Publications

Coppola Laurent, Legendre Louis, Lefevre Dominique, Prieur Louis, Taillandier Vincent, Diamond Riquier Emilie (2018). Seasonal and inter-annual variations of dissolved oxygen in the northwestern Mediterranean Sea (DYFAMED site). Progress In Oceanography, 162, 187-201. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2018.03.001

Caniaux G., Prieur L., Giordani H., Redelsperger Jean-Luc (2017). An inverse method to derive surface fluxes from the closure of oceanic heat and water budgets: Application to the north-western Mediterranean Sea. Journal Of Geophysical Research-oceans, 122(4), 2884-2908. Publisher's official version : https://doi.org/10.1002/2016JC012167 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00373/48405/

Leger Fabien, Brossier Cindy Lebeaupin, Giordani Herve, Arsouze Thomas, Beuvier Jonathan, Bouin Marie-Noelle, Bresson Emilie, Ducrocq Veronique, Fourrie Nadia, Nuret Mathieu (2016). Dense water formation in the north-western Mediterranean area during HyMeX-SOP2 in 1/36° ocean simulations: Sensitivity to initial conditions. Journal Of Geophysical Research-oceans, 121(8), 5549-5569. https://doi.org/10.1002/2015JC011542

Durrieu De Madron Xavier, Houpert L., Puig P., Sanchez-Vidal A., Testor Pierre, Bosse A., Estournel Claude, Somot S., Bourrin F., Bouin M. N., Beauverger M., Beguery L., Calafat A., Canals M., Cassou Christophe, Coppola Laurent, Dausse D., D'Ortenzio Fabrizio, Font J., Heussner S., Kunesch S., Lefevre D., Le Goff H., Martin J., Mortier L., Palanques A., Raimbault Patrick (2013). Interaction of dense shelf water cascading and open-sea convection in the northwestern Mediterranean during winter 2012. Geophysical Research Letters, 40(7), 1379-1385. https://doi.org/10.1002/grl.50331

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

Migon C., Nival P., Sciandra A. (2021). The Mediterranean Sea in the Era of Global Change 1. ISTE Editions.

Migon C., Nival P., Sciandra A. (2021). The Mediterranean Sea in the Era of Global Change 2. ISTE Editions.

Coppola Laurent, Legendre Louis, Lefevre Dominique, Prieur Louis, Taillandier Vincent, Diamond Riquier Emilie (2018). Seasonal and inter-annual variations of dissolved oxygen in the northwestern Mediterranean Sea (DYFAMED site). Progress in Oceanography, 162, 187-201. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2018.03.001

Durrieu de Madron X., Ramondenc S., Berline L., Houpert L., Bosse A., Martini S., Guidi L., Conan P., Curtil C., Delsaut N., Kunesch S., Ghiglione J.F., Marsaleix P., Pujo-Pay M., Séverin T., Testor P., Tamburini C. and the ANTARES collaboration (2017). Deep sediment resuspension and thick nepheloid layer generation by open-ocean convection. Journal of Geophysical Research - Oceans. Accepted for publication.

Riou V., J. Para, M. Garel, C. Guigue, B. Al Ali, C. Santinelli, D. Lefèvre, J.P. Gattuso, M. Goutx, S. Jacquet, F. Le Moigne, K. Tachikawa, C. Tamburini. Biodegradation of Emiliania huxleyi Aggregates by a Natural Mediterranean Prokaryotic Community under Increasing Hydrostatic Pressure. Progress in Oceangraphy,. http://dx.doi.org/10.1016/j.pocean.2017.01.005

Martini S, Michotey V, Casalot L, Bonin P, Guasco S, Garel M, Tamburini C (2016) Bacteria as part of bioluminescence emission at the deep ANTARES station (North-Western Mediterranean Sea) during a one-year survey. Deep Sea Research I, 116: 33-40

Zhang S.-D., Santini C.-L., Zhang W.-J., Barbe V., Mangenot S., Guyomar C., Garel M., Chen H.-T., Li X.-G., Yin Q.-J., Zhao Y., Armengaud J., Gaillard J.-C., Martini S.*, Pradel N., Vidaud C., Alberto F., Médigue C., Tamburini C., Wu L.-F. (2016) Genomic and physiological analysis reveals versatile metabolic capacity of deep-sea Photobacterium phosphoreum ANT-2200. Extremophiles:1-10

Antares Neutrino telescope and Deep Sea Observatory, Bertin V., Brunner J., Carr J., Coyle P., Curtil C., Destelle J.J., Deschamps A., Escoffier S., Graf K., Gojak C., Hössl J., Lahmann R., Lefèvre D., Lévèque C., Tamburini C., Schuller J.P., van Haren H., and Antares collaboration, in SEAFLOOR OBSERVATORIES, A New Vision of the Earth from the Abyss from Paolo Favali, Laura Beranzoli, Angelo De Santis 2015, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, XXX1, 15, p369-414. DOI 10.1007/978-3-642-11374-1

Hassoun V., Martin J., Migeon S., Larroque C., Cattaneo A., Eriksson M., Sanchez-Cabeza J., A. Mercier de Lepinay, B. et Liong Wee Kwong L., Searching for the Record of Historical Earthquakes, Floods and Anthropogenic Activities in the Var Sedimentary Ridge (NW Mediterranean), Advances in Natural and Technological Hazards Research, vol. 37, pp. 571-581, 2014

Martini S., Nerini D., Tamburini C., 2014. Relation between deep bioluminescence and oceanographic variables : a statistical analysis using time-frequency decompositions. Progress in Oceanography DOI: 10.1016/j.pocean.2014.07.003

Zhang SD, Barbe V, Garel M, Zhang W-J, Chen H, Santini C-L, Murat D, Jing H, Zhao Y, Lajus A, Martini S*, Pradel N, Tamburini C, Wu L-F (2014) Genome sequence of luminous piezophile, Photobacterium phosphoreum ANT-2200. Genome Announcements 2 (2): e00096-14.

Tamburini C, Canals M, Durrieu de Madron X, Houpert L, Lefèvre D, et al. (2013) Deep-Sea Bioluminescence Blooms after Dense Water Formation at the Ocean Surface. PLoS ONE 8(7): e67523. doi:10.1371/journal.pone.0067523

Martini S, Al Ali B, Garel M, Nerini D, Grossi V, Casalot L, Cuny P, Tamburini C (2013) Effects of hydrostatic pressure on growth and luminescence of a moderately-piezophilic luminous bacteria Photobacterium phosphoreum ANT-2200. PLoS ONE 8 (6): e66580

Schroeder K. et aL. (2013). Long-term monitoring of the hydrological variability in the Mediterranean Sea: a first overview of the HYDROCHANGES network. 2013. Ocean Sci., 9, 301-324

Durrieu de Madron, X. L. Houpert, P. Puig, A. Sanchez-Vidal, P. Testor, A. Bosse, C. Estournel, S. Somot, F. Bourrin, M.N Bouin, M. Beauverger, L. Beguery, A. Calafat, M. Canals, L. Coppola, D. Dausse, F. D'Ortenzio, J. Font, S. Heussner, S. Kunesch, H. Legoff, J. Martín, L. Mortier, A. Palanques, D. Lefevre, P. Raimbault (2013). Interaction of dense shelf water cascading and open-sea convection in the Northwestern Mediterranean during winter 2012. Geophysical Research Letters. Volume 40, Issue 7, pages 1379-1385, 16 April 2013

Martini S., Nerini D., Tamburini C., 2012. How to analyse bioluminescence time series from in situ observatories ? Example from high frequency records and real time data at the ANTARES site. Luminescence, vol. 27 p.139-140

Bourguet N., M. Goutx, J.-F. Ghiglione, M. Pujo-Pay, G. Mével, A. Momzikoff, L. Mousseau, C. Guigue, N. Garcia, P. Raimbault, R. Pete, L. Oriol, D. Lefèvre (2012), Lipid biomarkers and bacterial lipase activities as indicators of organic matter and bacterial dynamics in contrasted regimes at the DYFAMED site, NW Mediterranean, Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, Volume

van Haren, H.; Taupier-Letage et al. (2011). Acoustic and optical variations during rapid downward motion episodes in the deep north-western Mediterranean Sea. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, vol. 58, issue 8, pp. 875-884. DOI: 10.1016/j.dsr.2011.06.006

Boutrif M, Garel M, Cottrell MT, Tamburini C (2011) Assimilation of marine extracellular polymeric substances by deep-sea prokaryotes in the NW Mediterranean Sea. Environmental Microbiology Reports, 3: 705-709

Deyme R., I. Bouloubassi, M.-H.Taphanel-Valt, J.-C. Miquel, A. Lorre, J.-C. Marty, L. Méjanelle, (2011)Vertical fluxes of aromatic and aliphatic hydrocarbons in the Northwestern Mediterranean Sea, Environmental Pollution, Volume 159, Issue 12, December 2011, Pages 3681-3691, ISSN 0269-7491, 10.1016/j.envpol.2011.07.017.

Al Ali B.*, Garel M., Cuny P., Miquel J.-C., Toubal T., Robert A.* & Tamburini C. (2010). Luminous bacteria in the deep-sea waters near the ANTARES underwater neutrino telescope (NW Mediterranean Sea). Chemistry & Ecology, 26 (1): 57-72

Danovaro R., Dell'Anno A., Corinaldesi C., Magagnini M., Noble R., Tamburini C., Weinbauer M. (2008). Major viral impact on the functioning of benthic deep-sea ecosystems. Nature, 454 (7208): 1084-1087

Références des rapports techniques

Kolodziejczyk Nicolas, Taillandier Vincent, Malarde Damien, Le Reste Serge, Le Menn Marc (2019). Résultats des essais du capteur NOSS Campagne BioArgoMed – PERLE0. LOPS-NOSS-2019-03.

Références des communications dans des colloques internationaux

Lefevre D, Ocean Biogeochemistry Gordon Research Conference Juin 2016. The Biologically_Driven Ocean, Carbon Pumps. Honk_Kong ,

DEA ou MASTER 2 ayant utilisé les données de la campagne

Cathy Wimart-Rousseau, Master 2, MIO. Université Aix-Marseille, 2018.

Thèses ayant utilisé les données de la campagne

Feliu Guillermo (2021). Study of the mesozooplankton community structure and trophic role in the Mediterranean Sea during two large scale oceanographic surveys PEACETIME and MOOSE in 2017. PhD Thesis, Université d'Aix Marseille.

Cathy Wimart-Rousseau. Dynamiques saisonnière et pluriannuelle du système des carbonates dans les eaux de surface en mer Méditerranée. 2021

Djaoudi Kahina (2018). Rôle de l’apport atmosphérique sur les processus de biodégradation et la stoechiométrie de la matière organique dissoute en mer Méditerranée / Role of atmospheric deposition on biodegradation processes and stoichiometry of dissolved organic matter in the Mediterranean sea. PhD Thesis, Université Aix Marseille. https://archimer.ifremer.fr/doc/00677/78944/

Aix-Marseille Université.

Mer/Océan	Zone ANTARES
Limites	Nord : 43.5 Sud : 42.0 Ouest : 5.5 Est : 7.0