Thèse CNES-region PACA (2010-2014) Laboratoire d’Océanographie de Villefranche (UMR7093) Observatoire Océanologique de Villefranche (OOV) Variabilité diurne.

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1 thèse CNES-region PACA (2010-2014) Laboratoire d’Océanographie de Villefranche (UMR7093) Observatoire Océanologique de Villefranche (OOV) Variabilité diurne des propriétés optiques dans l’océan au site BOUSSOLE. Malika KHEIREDDINE Directeur de thèse: David ANTOINE Réunion BIOCAREX, le 24 Janvier 2014

2 Définitions Motivations Objectifs Conclusion absorption, a p Eclairement descendant, E d Eclairement remontant, E u rétrodiffusion, b bp Diffusion avant, b fp atténuation, c p = a p + b fp + b bp Réflectance, R = Z Coefficient d’atténuation diffuse, K d Résultats

3 Définitions Motivations Objectifs Conclusion absorption, a p Eclairement descendant, E d Eclairement remontant, E u rétrodiffusion, b bp Diffusion avant, b fp atténuation, c p = a p + b fp + b bp Réflectance, R = Z Coefficient d’atténuation diffuse, K d R et K d sont des propriétés optiques apparentes (AOPs): elles dépendent des conditions d’éclairements et de la composition du milieu. R et K d sont des propriétés optiques apparentes (AOPs): elles dépendent des conditions d’éclairements et de la composition du milieu. Résultats

4 Définitions Motivations Objectifs Conclusion Eclairement descendant, E d Eclairement remontant, E u rétrodiffusion, b bp Diffusion avant, b fp atténuation, c p = a p + b fp + b bp Z Coefficient d’atténuation diffuse, K d a p, c p et b bp sont des propriétés optiques inhérentes (IOPs): elles dépendent exclusivement de la composition du milieu. a p, c p et b bp sont des propriétés optiques inhérentes (IOPs): elles dépendent exclusivement de la composition du milieu. Réflectance, R = absorption, a p Résultats

5 Objectifs Conclusion Données satellite Reflectance (R) et coefficient d’atténuation diffuse (Kd) Données satellite Reflectance (R) et coefficient d’atténuation diffuse (Kd) Paramètres biogéochimiques ( Chla, POC, MES, CDOM, PSD, groupe phytoplanctonique ) Paramètres biogéochimiques ( Chla, POC, MES, CDOM, PSD, groupe phytoplanctonique ) b bp Inversion (R ~ b b /a) (Gordon, 1989; Morel et Gentili, 2004; Morel et al 2006). Algorithmes (Loisel et al 2002; 2006; Stramski et al 1999, Alvain et al 2008). Définitions La couleur de l’eau: un outil pertinent POC A ce jour, impossible d’étudier les processus biologiques ayant lieu au cours de la journée alors que l’un des forçages majeurs de la physique de l’océan et des écosystèmes est le cycle journalier de l’éclairement solaire. Seuls, les futures satellites géostationnaires seront adaptés pour étudier ces processus depuis l’espace. A ce jour, impossible d’étudier les processus biologiques ayant lieu au cours de la journée alors que l’un des forçages majeurs de la physique de l’océan et des écosystèmes est le cycle journalier de l’éclairement solaire. Seuls, les futures satellites géostationnaires seront adaptés pour étudier ces processus depuis l’espace. Motivations Résultats

6 Motivations Objectifs Conclusion Définitions De nombreuses études ont été consacrées à la variabilité diurne du coefficient d’atténuation particulaire, c p. (Siegel et al 1989; Walsh et al 1995; Stramski and Reynolds 1993; Durand and Olson 1998; Claustre et al 2002, 2008; Durand et al 2002, Gernez et al 2011) Claustre et al 1999 et Gernez et al 2011 ont montré que des quantités biogéochimiques, telle que la production communautaire nette, peuvent être déduites de la variabilité diurne de c p. Problème: seul b bp est dérivable depuis les observations satellitales. Solution: une corrélation existe entre c p et b bp b bp pourrait être un bon indicateur pour l’étude des processus biogéochimiques. Très peu d’études ont été menées sur la variabilité diurne de b bp (Loisel et al 2001) Résultats

7 Motivations Objectifs Résultats Conclusion Définitions 1. Est-ce que les cycles diurnes de c p et b bp peuvent être utilisés de façon interchangeable pour étudier les processus biogéochimiques? Kheireddine et Antoine, submitted 1.Des cycles diurnes de c p et b bp sont observés quelque soit la saison. 2.L’amplitude des cycles diurnes de c p varient en fonction de la saison contrairement à b bp. 3.Le timing des cycles diurnes de b bp est différent de celui de c p en dehors du bloom. Les maxima de b bp sont observés avant ceux de c p. 2. Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de b bp à partir de R et K d via l’inversion? Kheireddine et Antoine, in prep.

8 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de b bp à partir de R et Kd via l’inversion? Très peu de variations journalières au cours de la journée sont observées.

9 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de b bp à partir de R et Kd via l’inversion? IOPs in situ AOPs Hydrolight AOPs in situ Comparaison

10 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats Partie 2: Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de b bp à partir de R et Kd via l’inversion? R et K d in situ b bp Inversion b bp in situ Comparaison Inversion

11 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats Partie 2: Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de b bp à partir de R et K d via l’inversion? 1. Possibilité de reproduire l’augmentation journalière de b bp(560) avec un offset. = 55 % 2. Amplitude relative de b bp différente (facteur 1.5) entre le modèle et les données in situ. = 38% R et K d in situ b bp Inversion b bp in situ Comparaison

12 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats Partie 2: Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de bbp à partir de R et Kd via l’inversion? 1. Possibilité de reproduire l’augmentation journalière de b bp(443) avec un offset. = 64 % 2. Amplitude relative de b bp différente (facteur ~2.8) entre le modèle et les données in situ. = 23% R et K d in situ b bp Inversion b bp in situ Comparaison

13 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats Partie 2: Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de bbp à partir de R et Kd via l’inversion? = 29 % 1. Amplitude relative de b bp différente (facteur 2.2) entre le modèle et les données in situ. = 13 % R et K d in situ b bp Inversion b bp in situ Comparaison

14 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats Partie 2: Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de bbp à partir de R et Kd via l’inversion? = 42 % 1. Amplitude relative de b bp différente (facteur ~2.8) entre le modèle et les données in situ. = 15% R et K d in situ b bp Inversion b bp in situ Comparaison

15 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats 1.Possibilité de reproduire l’augmentation journalière de b bp à partir des AOPs via l’inversion avec un écart d’~ 20% dans le vert et d’~ 40% dans le bleu. Est-ce qu’il est possible de retrouver le cycle diurne de b bp à partir de R et K d via l’inversion? Nécessaire d’améliorer les algorithmes d’inversion actuels pour une meilleure estimation. Error = 69% Error = 125%

16 Motivations Objectifs Conclusion Définitions Résultats Perspectives 1.Tester d’autres algorithmes d’inversion (GSM, Loisel et Stramski, 2000) (en attente des résultats). 2.Améliorer les algorithmes d’inversions actuels. 3.Etudier la faisabilité de quantifier la variabilité diurne à partir des observations géostationnaires en prenant en compte l’incertitude ajoutée par les corrections atmosphériques.