Campagne BioSWOT-Med : Interview de Maristella Berta

Les expériences langrangiennes

Maristella Berta est chargée de la coordination des instruments lagrangiens dans le cadre de la campagne BioSWOT-Med. Elle décrit ce que sont les dériveurs et les flotteurs, les informations qu'ils permettent de recueillir et la manière dont les données en temps réel peuvent contribuer à la stratégie d'échantillonnage adaptative de BioSWOT-Med.

Maristella Berta et un flotteur.

THÈMES DE RECHERCHE - Maristella Berta est chercheuse en océanographie physique à l'Institut des sciences de la mer - Conseil national de la recherche (CNR-ISMAR) à Lerici, La Spezia, Italie. Dans le cadre de la campagne BioSWOT-Med, elle est chargée de la coordination des instruments lagrangiens. Elle décrit ce que sont les dériveurs et les flotteurs et les informations qu'ils permettent de recueillir.

Quels sont vos intérêts de recherche en dehors de BioSWOT-Med ?

Je suis océanographe physique et je me concentre sur la dynamique des courants marins en analysant les observations provenant d'échantillonnages sur le terrain (bouées et capteurs en mer), de plates-formes à distance (telles que les satellites et les radars) et de sorties de modèles océaniques. Je m'intéresse à la combinaison de plateformes d'observation indépendantes et complémentaires, qui est essentielle pour obtenir une image globale des processus océaniques qui se déroulent à différentes échelles en même temps. La multidisciplinarité est également un aspect clé de l'approche multiplateforme, puisqu'elle nous permet d'étudier l'interaction entre les composantes physiques et biogéochimiques de l'océan. Parmi les processus physiques qui caractérisent la couche supérieure de l'océan, j'étudie la manière dont les courants marins entraînent la dispersion de traceurs et de particules passives (tels que des polluants comme le pétrole ou le plastique, et des traceurs biologiques comme les microalgues ou les larves de poisson), et le transport de ces particules dans la verticale (de la surface vers la profondeur, et vice-versa). La compréhension de ces processus peut fournir des indications pour des applications pratiques telles que les interventions en cas d'accident marin ou la gestion des zones marines protégées.

Dans le cadre de la campagne BioSWOT-Med, vous êtes chargé de la coordination des instruments lagrangiens. Que signifie lagrangien ?

Les instruments lagrangiens sont des appareils qui mesurent les propriétés de l'eau de mer au gré des courants marins. Cette catégorie d'instruments diffère des instruments eulériens qui observent les propriétés de l'eau de mer à partir d'un point fixe, tel qu'un appareil amarré au fond de la mer. Les appareils lagrangiens doivent être équipés d'un traceur GPS (Global Position System) et d'un système de communication par satellite afin de pouvoir récupérer les mesures et la position correspondante à intervalles réguliers.

Les bouées dérivantes sont des bouées lagrangiennes généralement équipées de drogues qui les font "naviguer" à une profondeur spécifique : Les dériveurs CODE et CARTHE suivent les courants de surface dans le premier mètre, tandis que la conception du SVP comprend une drogue centrée à 15 m de profondeur pour être représentative de la dynamique de cette couche d'eau. D'autres dériveurs, tels que les spotters, sont conçus pour flotter à l'interface air-mer et n'ont pas de drogue.

Les instruments flottants, quant à eux, sont pseudo-lagrangiens dans le sens où ils ne sont pas totalement passifs aux courants marins puisqu'ils dérivent à une profondeur spécifique et effectuent périodiquement des cycles verticaux mesurant les propriétés de l'eau depuis la profondeur jusqu'à la surface, où ils transmettent également leur position et les données qu'ils viennent d'enregistrer. Dans le cadre de BioSWOT-Med, nous disposerons de 30 CARTHE plus CODE, 20 SVP, 2 spotters et 6 flotteurs.

Quels types de capteurs sont présents sur les dériveurs et les flotteurs et comment utilisez-vous les informations recueillies par ces instruments ?

Outre la configuration de base des bouées dérivantes (simplement le traceur GPS, comme pour CODE et CARTHE), les autres types de bouées dérivantes impliquées dans l'expérience sont équipés de capteurs supplémentaires pour mesurer des variables océaniques essentielles telles que la température de l'eau de mer (pour les SVP), les vagues (pour les observateurs) ou les propriétés biogéochimiques de l'eau (dans le prototype SVP-BGC). Tous les flotteurs (six) sont équipés de capteurs de pression, de température et de conductivité (pour la salinité), quatre d'entre eux ont un capteur d'oxygène supplémentaire, tandis que les deux autres ont également des capteurs biogéochimiques.

Dans les ensembles de données lagrangiennes, nous examinons les trajectoires individuelles des flotteurs, mais surtout le déplacement relatif des flotteurs au sein d'un groupe. Cette analyse peut indiquer des masses d'eau convergentes ou divergentes dans la couche supérieure de la mer, où des courants verticaux intenses ont tendance à se développer et, à leur tour, à améliorer l'échange des propriétés de l'eau entre la surface et la profondeur. La combinaison des trajectoires des bouées dérivantes avec l'échantillonnage de la colonne d'eau à partir de flotteurs peut contribuer à caractériser les propriétés de la mer en correspondance avec les points de mélange d'eau intense, qui peuvent être associés à une productivité biologique élevée.

À bord, vous analyserez en temps réel les données recueillies par l'instrument langrangien. En quoi cela peut-il contribuer à la stratégie d'échantillonnage de la campagne ?

Au cours de BioSWOT-Med, nous ciblerons des caractéristiques spécifiques de la circulation à petite échelle (de l'ordre de 10 km), telles que les tourbillons ou les fronts (l'interface entre deux masses d'eau différentes) identifiés dans les fauchées du satellite SWOT. Les observations satellitaires guideront le choix du champ d'activité que nous commencerons à explorer avec des échantillonnages d'eau et le déploiement de bouées dérivantes. Grâce à un premier traitement en temps réel, la composante lagrangienne (dériveurs) contribuera à évaluer et à affiner la cible identifiée par les images SWOT et fournira des orientations pour le déploiement d'autres instruments en mer capables de résoudre des processus à plus petite échelle. Dans une deuxième phase, l'analyse des données des bouées dérivantes peut être utilisée pour quantifier la divergence et la convergence de surface et pour fournir une estimation de l'ampleur des courants verticaux dans la zone ciblée. L'analyse des flotteurs ainsi que les autres observations à haute résolution contribueront à caractériser la variabilité des propriétés biophysiques dans la zone ciblée.

Contact: Tosca Ballerini

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Maristella Berta déployant un flotteur CARTHE

Flotteurs CARTHE