Gliders bio-optique / bio-géochimiques (et autres plateformes autonomes) Hervé Claustre Laboratoire d’Océanographie de Villefranche CNRS -UPMC

Contexte scientifique Constats / Cadre général (1) Les forçages physiques océaniques déterminent la structuration des écosystèmes, le cycle des éléments et le niveau des ressources vivantes (2) Le changement climatique est susceptible de modifier l’intensité des forçages physiques et la réponse biologique (3) Les forçages (et les réponses biologiques associées) interviennent sur un continuum d’échelle spatiales (sub-meso-/ meso-/ bassin/ global) et temporelles (diurne /saison/ décennie) (4) Les propriétés biologiques et biogéochimiques océaniques sont chroniquement sous-échantillonnées

Contexte scientifique (suite) Développement de nouvelle plate-formes « automatisées » pour l’acquisition des propriétés hydrologiques et biogéochimiques sur un continuum d’échelles spatiales (du mètre à 100 km) et temporelle (de la minute à la décade) Objectifs Flotteurs profileurs bio-optiques Planeurs (gliders) sous-marins bio-optiques

Flotteurs profileurs bio-optiques : PROBIO = Flotteurs profileurs + transmission irridium. PROBIO A : radiomètre (3 l) + transmissiomètre [c(660)] PROBIO B : PROBIO A + (Chla & CDOM) fluorescence + bb meter Radiometer (412 490,555) c(660) Chla fluorescence, CDOM fluorescence, bb(540) Partenariat LOV Ifremer Martec Satlantic Wetlabs Financement par Coriolis, CNES-TOSCA, ANR PABO

Flotteurs profileurs bio-optiques : PROBIO Test sites DYFAMED BOUSSOLE : Novembre 2006 Données reçues par email (SMS)

Flotteurs profileurs bio-optiques : PROBIO Gestion du flux de données des flotteurs LOV CORIOLIS Données Optiques CTD Traitement & Validation Produits bio-géochimiques ANR PABO EURARGO Produits bio-géochimiques

Gliders bio-optiques

Gliders bio-optiques 4 backscattering (blue, green, red, infrared) 2 Satlantic radiometers 1 CDOM fluorometer 1 Chla fluorometer seabird CTD Aanderaa Oxygen Optode

Gliders bio-optiques Stratégie de déploiement en mer Ligure 1 radiale AR par mois Villefranche – Dyfamed (Villefranche-Corse) 1 quadrillage autour de la bouée Boussole

Premières données Janvier 2007

Premières données Janvier 2007

Premières données Janvier 2007

Premières données Janvier 2007

Courants ADCP sur MODIS- Chla: Janvier 2007

Simulation Ifremer / ACRI Mars 3D

petite échelle temporelle Les thèmes scientifiques (zones atelier) que nous comptons développer en tirant profit d’acquisitions automatisées de multi-variables hydro-biogéochimiques petite échelle temporelle Diurne : mesures de production / (de la journée à la variabilité saisonnière): Gyres oligotrophes subtropicaux. «Evènement » Forçage physique (intermittence) et dynamique des floraisons printanières : Atlantique Nord, Méditerranée. petite échelle spatiale (1-10 km) – échelle régionale couplage physique biogéochimie à sub-meso-échelle (front associé au courant Ligure. Impact moyenne échelle sur bilans aux plus grandes (e.g. bassin Nord Occidental) Échelle globale combinaison base de données biogéochimiques in situ (plateformes) et grandeurs télédetectées; constitution de climatologies 3D/4D

Prospective Actuel - court terme (< 3 ans) / ce qui est en cours Phase Démonstrateurs – Études de faisabilité (a) Projet PROBIO (GMMC) : =>2008 (depuis 2003) Profileurs Bio-optiques (b) Projet PROGLO (CNES) : =>2008 Optique – cal val : Glider Bio-optiques (c) Projet PABO (ANR) : => 2009 Glider, flotteurs, AUV AsterX (Mer Ligure) (d) Projet DROOM (pole de compétitivité): => 2009 Modèles + biogéochimie haute fréquence

Prospective Actuel - court terme (< 3 ans) / ce qui est en cours Phase Démonstrateurs – Études de faisabilité (a) Projet PROBIO (GMMC) : =>2008 (depuis 2003) Profileurs Bio-optiques (b) Projet PROGLO (CNES) : =>2008 Optique – cal val : Glider Bio-optiques (c) Projet PABO (ANR) : => 2009 Glider, flotteurs, AUV AsterX (Mer Ligure) (d) Projet DROOM (pole de compétitivité): => 2009 Modèles + biogéochimie haute fréquence (e) Projet SeaExplorer (pole de compétitivité): => 2010 Glider « Français » + environnement (positionnement communication acoustique). Site test sur radiale.

Prospective Moyen terme - ce qui est prévu - Consolidation en Mer Ligure => préparation chantier Méditerranée (a) EURARGO : (ESFRI) Développement de nouveaux flotteurs « biogéochimie bio-optique ». Déploiement en Mer Ligure (b) GMMC: Renforcement du segment biogéochimique au sein de Coriolis. Ensemencement de PROBIO en mer Ligure (zone centrale et C. N.) (c) Noe ESONET / CPR PRIMA Mer Ligure = site test : intégration des activités « biogéochimie automatisée ». Mission de démonstration (d) Pérennisation de ces activités? @ Radiale Nice Corse @ Site d’ensemencement de flotteurs

Prospective Long terme => observatoire câblé mer Ligure Volume de Mer Ligure (Nice - Corse) équipé de balises acoustiques Géo-localisation précise des plate-formes (trajectographie précise des flotteurs profileurs) et transmission de données Gliders qui assurent un monitoring de la radiale et des études de processus (e.g. courant Ligure, zoom « haute résolution » autour des mouillages Dyfamed-Boussole).

Etat des lieux à Villefranche Matériel 1 glider bio-optique 1 glider Web à commander à l’automne (Seaexplorer + PACA + CG 06) 12 flotteurs Probio en attente (GMMC + ANR PABO) Personnel Katarzyna Newiemdomska (thèse, CNES => dec 2008) Antoine Poteau ANR PABO => dec 2008 Grigor Obolowski (IE LOV, 20%) IR (??) chef de projet « plate-forme » Seaexplorer (=> dec 2010) Contribution Villefranche « glider port » Local 80 m2 dédié aux plateformes sur port Villefranche tank de ballastage Antenne Free wave sur SEmaphore Cap ferrat (140 m) (Mont Agel?) formation de personnel

One way of addressing glider sensor calibration (and problems) CTD –rosette + « calibrated » Chla fluorometer + « calibrated » CDOM fluorometer + « calibrated » O2 sensor + « calibrated » AC9 « simultaneous » Radiometric measurements

Some Sensor Issues and Solutions 3) Problem: Radiometer tilt and pitch angle dependance Reason: pitch change at pycnocline and dependence on current sun zenith and azimuth angle Solution: Factor sun position into calculations and verify glider pitch change in radiometry profiles

Simulation Optique par Monte Carlo 3D Ombrage du Glider obtenu par Monte Carlo Inverse Représentation 3D du Glider Tracé de rayons en Inverse (Lu)

Simulation Optique par Monte Carlo 3D Ombrage du Glider obtenu par Monte Carlo Inverse

Simulation Optique par Monte Carlo 3D Ombrage du Glider obtenu par Monte Carlo Inverse