Soutenance de thèse de Louise ROUSSELET

Les structures de méso- et sous-mésoéchelle (tourbillons, filaments ou fronts) sont des composantes majeures de la circulation océanique et dirigent la distribution horizontale et verticale des éléments chimiques et biologiques dans l'océan. De nombreuses expériences numériques ont déjà mis en évidence l'influence des structures de (sous)mésoéchelle sur la biogéochimie et/ou la biologie. En revanche encore peu d'observations attestent de ce rôle. L'objectif de cette thèse est donc de regrouper divers jeux de données in situ, acquis aux échelles typiques de la (sous)mésoéchelle et de coupler ces informations à des observations satellites haute-résolution et des sorties de modèles numériques pour identifier et mieux comprendre l'influence des circulations de sousmesoechelle sur la distribution spatiale des éléments dans l'océan. Dans un premier temps, une étude globale de la circulation océanique de surface dans le Pacifique Sud-Ouest, basée sur les données de la campagne OUTPACE, permet de donner un aperçu de l'importance des circulations de chaque échelle (de la grande à la petite échelle) sur la distribution horizontale des éléments biogéochimiques dans cette région. Dans un second temps, l'influence de la mésoéchelle dans les deux régions mises en avant par la première étude pour leurs caractéristiques hydrodynamiques et biogéochimiques, est inspectée. En mer de Corail, l'analyse des données hydrologiques de la campagne Bifurcation et l'étude de la circulation mésoéchelle via des données altimétriques et des simulations numériques de trajectoires de particules montre que les tourbillons océaniques, en particulier les anticyclones, sont responsables du transport et de l'échange de masses d'eau entre les deux courants principaux considérés jusqu'alors comme indépendants. Dans la zone de transition entre les eaux Mélanésiennes (de 160°E à 170°O) et la gyre du Pacifique Sud (vers 170°O), le couplage entre des données in situ et des données satellites permet d'identifier la circulation à mésoéchelle comme une des sources de la formation d'un bloom phytoplanctonique. Enfin, l'influence des fronts et des vitesses verticales à sous-mésoéchelle sur la distribution de matière est examinée à partir de deux cas d'étude. Premièrement, des données originales de la campagne OUTPACE mettent en évidence que les fronts sous-mésoéchelle, détectés en surface par les FSLE, dirigent la distribution des micro-organismes et la structure des communautés phytoplanctoniques. Ensuite, une dernière étude, basée sur les données de la campagne OSCAHR en Méditerranée et sur la reconstruction de vitesses verticales à partir de données in situ, montre l'influence des mouvements verticaux sur la distribution des particules en suspension.

Meso- and submesoscale features (eddies, filaments, fronts) are key components of the oceanic circulation and drive the horizontal and vertical distribution of chemical and biological elements in the ocean. Several numerical experiments have already highlighted the influence of (sub)mesoscale structures on biogeochemistry and/or biology. However, very few in situ observations confirm this role. The aim of this PhD thesis is to use various in situ datasets, achieved at (sub)mesoscale, coupled with high-resolution satellite observations and modelled outputs to identify and better understand the impact of (sub)mesoscale circulations on the spatial distribution of matter in the ocean. Firstly, a global study of the entire southwest Pacific surface circulation, based on the OUTPACE dataset, provides an overview of the significance of each scale (from large to submesoscale) circulations on the horizontal distribution of biogeochemical components in this region. Secondly, the influence of mesoscale activity is inspected in both regions highlighted by the previous study for their hydrodynamical and biogeochemical characteristics. Within the Coral Sea, the analysis of hydrological data from the Bifurcation cruise and satellite data coupled with numerical particle trajectories computed with regional model outputs show that eddies, and in particular anticyclones, are able to transport water masses between the two main jets that were assumed independant. In the transition area between Melanesian (from 160°E to 170°W) and gyre waters (around 170°W), mesoscale trajectories of surface water masses are suggested as a main factor that initiated a phytoplanktonic bloom thanks to the coupled use of in situ and satellite data. Finally, the influence of submesoscale fronts and vertical velocities are examined through two case studies. The first one uses the original dataset from the OUTPACE cruise to demonstrate the role of physical barrier, detected at the surface with FSLE, in distributing the micro-organisms and regulating the phytoplanktonic community structure. A last study is based on the OSCAHR cruise (Mediterranean Sea) dataset and on a vertical velocities reconstruction from in situ observations. It shows the influence of vertical movments on the distribution of suspended particles.