Letteratura scientifica selezionata sul tema "Atlantique (océan) – Effets du réchauffement de la Terre"

Résumé Nous examinons des résultats récents issus d’observations et de simulations numériques de la circulation générale et du climat de l’estuaire moyen et du golfe du Saint-Laurent. Nous focalisons cette étude sur l’intensité de la circulation estuarienne. L’approche méthodologique est présentée avec une emphase sur l’intégration, à l’aide de simulations numériques, des processus clés tels que le mélange turbulent associé aux marées à la tête du chenal Laurentien et les échanges atmosphère-océan dans l’ensemble de l’estuaire maritime et du golfe. Les simulations numériques permettent de suivre l’évolution de la circulation et du climat sur des périodes de quelques heures à plusieurs années. Nous examinons d’une part la variabilité tidale de la circulation à la tête du chenal Laurentien et dans l’estuaire moyen, illustrant l’importance des processus qui gouvernent largement la circulation estuarienne du Saint-Laurent. Ces principaux processus sont les instabilités dynamiques associées à l’étirement de marée et aux sauts hydrauliques internes aux abords des seuils. D’autre part, la contrainte du vent est dominante pour propulser les eaux douces vers l’océan Atlantique dans l’estuaire maritime et le golfe. À l’aide d’expériences de sensibilité, les effets sur la circulation de variations dans l’apport d’eau douce et dans l’intensité des vents sont isolés. Les résultats montrent que notre modèle du Saint-Laurent répond aux forçages externes à l’instar d’un estuaire classique à deux couches lors des périodes de forte stratification (printemps et été), c’est-à-dire lorsque l’apport en eau douce entraîne une intensification de la circulation de la couche intermédiaire froide du golfe vers le continent jusqu’à une profondeur d’environ 150 m. D’autre part, lors des périodes de plus faible stratification (automne et hiver), la contrainte du vent gouverne la circulation des couches d’eau profondes (plus de 150 m) vers le continent. Un excès dans l’apport d’eau douce inhibe partiellement leur ventilation, comme dans une mer marginale nordique. Ces résultats suggèrent qu’une diminution éventuelle de l’apport en eau douce du fleuve Saint-Laurent, associée au réchauffement climatique ou au développement, pourrait diminuer l’intensité de la circulation estuarienne au printemps et à l’été. Durant l’hiver, une diminution du débit pourrait favoriser l‘apport en eaux profondes du chenal Laurentien.

Cette thèse doctorale, réalisée dans le cadre d’un partenariat avec des professionnels de la pêche, a pour objet l’étude de l’impact du réchauffement climatique sur la distribution spatiale des poissons en Atlantique Nord, à l’aide de l’application d’un nouveau modèle d’habitat appelé le Non-Parametric Probabilistic Ecological Niche Model (NPPEN). Le modèle NPPEN est non-paramétrique et basé sur le concept de niche écologique (sensu Hutchinson). Le modèle ne requiert que des données de présence. Il est donc bien adapté à l’étude à macro-échelle de la biogéographie des espèces marines Le modèle NPPEN teste la distance généralisée de Mahalanobis par un test non-paramétrique de permutations afin de produire et de cartographier les probabilités de présence des espèces. L’application de ce nouveau modèle, sur plus de cinquante espèces marines en Atlantique Nord, a mis en évidence l’impact du réchauffement climatique sur la biogéographie des espèces et sur la structure et la trophodynamique de l’écosystème marin. Des bouleversements, déjà observés dans la distribution spatiale et l’abondance (probabilités de présence) d’espèces de poissons, tels la morue de l’Atlantique ou le lançon nordique, ont été retrouvés. En majorité, les espèces vont effectuer un déplacement dirigé vers le nord, pour rester dans un environnement conforme à leur niche écologique. L’intensité et la vitesse des mouvements biogéographiques attendus, de même que le bilan des gains ou pertes d’aires de répartition spatiale diffèrent selon les poissons ; régis par les capacités de déplacements des espèces, leur domaine de tolérance environnementale (largeur de leur niche) et l’intensité du réchauffement climatique
This aims to study the impact of climate warming on the spatial distribution of fish in the North Atlantic, using the new habitat model called the Non-Parametric Probabilistic Ecological Niche Model (NPPEN). The model NPPEN is nonparametric and requires only presence data. It is based on concept of the ecological niche sensu Hutchinson. The model NPPEN tests the Mahalanobis generalised distance by permutations to produce and map the probability of species occurrence. The model is therefore well suited to study expected changes in the biogeography of marine species at macro-scale. Applying this new model on more than fifty marine species in the North Atlantic, has highlighted the impact of global warming on the biogeography of species, structure and trophodynamic of the marine ecosystem. Disruption, already observed in spatial distribution and abundance (probability of occurrence) of fish species such as Atlantic cod and lesser sandeel were found again. The majority of species will move northward to stay in an environment consistent with their ecological niche. The intensity and rapidity of the biogeographic movements expected, as the balance of gains or losses in the spatial range differ among fish; governed by the ability of species movement, their range of environmental tolerance (niche breadth) and the intensity of global warming

Les efflorescences algales nuisibles (HABs) associées aux dinoflagellés benthiques toxiques du genre Ostreopsis sont des phénomènes observés de plus en plus fréquemment à travers le monde et sont responsables de problèmes sanitaires, économiques et écologiques. L’augmentation du nombre d’observations de ce dinoflagellé depuis les dernières décennies laisse penser que les changements climatiques, et plus particulièrement le réchauffement des océans, seraient en partie responsable de son expansion, notamment dans les zones tempérées. Cependant, ce lien entre réchauffement des eaux et développement d’efflorescences d’Ostreopsis est difficile à prouver et certaines données concernant les aires de répartition ou la réponse des cellules aux variations thermiques sont encore manquantes. Ces travaux de thèse ont fourni des nouveaux éléments pour répondre à cette problématique en abordant trois thématiques principales : 1) la phénologie des efflorescences, 2) la distribution d’espèce le long d’un gradient latitudinal et 3) les adaptations physiologiques à un gradient de température. Ces questions ont été abordées en gardant l’effet de la température sur l’écologie des espèces étudiées comme fil conducteur principal et lien entre les trois questions posées. Les travaux ont été menés avec une approche multidisciplinaire incluant des analyses statistiques de jeux de données, des approches génétiques basées sur l’ADN environnemental, ainsi que des approches d’écophysiologie et d’écotoxicologie. Les données utilisées ont été acquises à la fois à partir de prélèvements de terrain et d’expériences en milieu contrôlé au laboratoire. Pour répondre au premier objectif, nous avons analysé la série temporelle issue du suivi d’efflorescences d’O. cf. ovata à Monaco, mis en place depuis 2007 et toujours poursuivi à ce jour, afin de mettre en relation la phénologie des efflorescences avec les paramètres environnementaux. Bien que, d’après nos analyses, aucun facteur physico-chimique mesuré ne soit en mesure d’expliquer la phénologie des efflorescences, une forte corrélation positive entre l’accumulation d’anomalies positives des températures de surface au printemps et la date de début des efflorescences a été mise en évidence, suggérant que plus les températures printanières seraient élevées, plus les efflorescences d’O. cf. ovata à Monaco seraient précoces. La deuxième question de la thèse a été abordée en analysant de nouveaux échantillons collectés dans le cadre d’une campagne d’échantillonnage conduite le long des côtes du Golfe de Gascogne en août-septembre 2018. Cette campagne avait pour objectif d’établir l’aire de répartition actuelle d’Ostreopsis spp. dans cette zone à fort gradient thermique sud-nord, afin de poser les bases pour l’analyse d’une possible future expansion en cas de réchauffement des eaux. Les résultats traités ont combiné une approche classique d’échantillonnage benthique, l’utilisation de substrats artificiels pour la collection d’ADN environnemental analysés via des outils moléculaires (rt-qPCR) ainsi qu’une approche de modélisation Lagrangienne visant à établir la connectivité physique entre différents sites de prélèvement. Nous avons pu montrer que seule l’espèce O. cf. siamensis était présente dans le Golfe, et que celle-ci pouvait être retrouvée jusqu’à l’entrée de La Manche, bien que les populations formant des efflorescences n’aient été observées que dans la partie sud-est du Golfe. Cette étude nous a permis d’identifier des zones sentinelles le long du Golfe de Gascogne où il serait intéressant de mettre en place de nouveaux suivis à long terme afin d’observer la potentielle expansion vers le nord d’O. cf. siamensis. La réponse d’Ostreopsis spp. face à des changements de température a été étudiée en termes de capacité de croissance, d’adaptations physiologiques et de toxicité, au cours d’une expérience d’acclimatation thermique. Différentes souches monoclonales ont été comparées [...]
Harmful algal blooms (HABs) associated with the toxic benthic dinoflagellate Ostreopsis spp. are increasing around the world and responsible for sanitary, economic and ecological issues. The increasing number of reports of this dinoflagellate in recent decades suggests that climate change, and more particularly ocean warming, may be partly responsible for its expansion, especially in temperate zones. However, this link between warming waters and the development of Ostreopsis spp. blooms is difficult to prove and data concerning distribution areas or cellular responses to thermal variations are still lacking. This PhD thesis work provides new elements to answer this issue by addressing three main themes: 1) the phenology of blooms, 2) the distribution of species along a latitudinal gradient and 3) physiological adaptations to a temperature gradient. These questions were addressed by keeping the effect of temperature on the ecology of Ostreopsis spp. as the main thread and link between the three questions asked. This work was carried out using a multidisciplinary approach including statistical analyzes of datasets, genetic approaches based on environmental DNA, as well as ecophysiology and ecotoxicology approaches. The data used were acquired both from samples collected in the field and from experiments in a controlled environment in the laboratory. To meet the first objective, we analyzed the time series resulting from the ongoing monitoring of O. cf. ovata summer blooms in Monaco (NW Mediterranean Sea) set up since 2007 in order to determine the relationship between blooms phenology and environmental parameters. Although no environmental factor measured was able to fully explain the phenology of blooms, a strong positive correlation was found between positive sea surface temperature anomalies during spring and the timing of blooms, suggesting that the warmer the spring, the earlier the blooms of O. cf. ovata in Monaco. The second question of the thesis was addressed by analyzing new samples collected as part of a sampling campaign conducted along the coast of the Bay of Biscay in August-September 2018. This campaign aimed to establish the current distribution of Ostreopsis spp. in this area exhibiting a strong South-North thermal gradient, in order to initiate the analysis of a possible future expansion due to ocean warming. The processed results combined a classic benthic sampling approach, the use of artificial substrates for the collection of environmental DNA analyzed through molecular tools (rt-qPCR) as well as a Lagrangian modeling approach aiming at establishing the connectivity between sampling areas. We showed that only O. cf. siamensis was present in the Bay and that it could be found in certain areas up until the entrance to the English Channel, although blooms of O. cf. siamensis were only observed in the southeastern part of the Bay. This study allowed us to identify sentinel zones along the Bay of Biscay where new long-term monitoring could be set up in order to observe the potential expansion of O. cf. siamensis towards the North of the bay. Finally, the response of Ostreopsis spp. in relation with varying temperatures was studied in terms of growth capacity, physiological adaptations and toxicity in a thermal acclimation experiment. Different monoclonal strains were compared, including strains of O. cf. siamensis isolated in the Bay of Biscay during our 2018 campaign, as well as strains of O. cf. ovata from the northwestern Mediterranean Sea, correspongind to the two areas studied this thesis. The first results of this experiment indicate that the strains of O. cf. siamensis are able to acclimate and grow at temperatures between 16 ° C and 25 ° C, with an optimum growth temperature estimated around 22 ° C. In addition, the strains of O. cf. siamensis exhibited a higher level of toxicity at 22°C and 25°C than at 16°C and 19°C, indicating an effect of temperature on the toxicity of Ostreopsis spp. [...]

Les estimations récentes montrent que le niveau moyen de la mer a monté de quelque vingt centimètres au cours du siècle dernier avec un rythme supérieur depuis 1993 (entre 2,9 et 3,7 mm/an).
Cette évolution aura un impact sur les populations côtières et sera à l'origine de risques naturels accrus.
Ainsi les composantes du niveau marin font l'objet de nombreux travaux scientifiques d'autant qu'ils font partie des meilleurs indicateurs pour évaluer le réchauffement climatique. Les études montrent qu'il faut disposer de séries temporelles de mesures supérieures à 60 ans pour estimer des tendances fiables sur les composantes du niveau marin. L'observation et la reconstitution des fluctuations de ce niveau sur les derniers siècles s'inscrivent au coeur des grands programmes de recherche sur le réchauffement planétaire.

Ces estimations masquent une grande variabilité d'une région à une autre. Qu'en est-il pour la côte atlantique française ? Le niveau moyen de la mer a-t-il évolué ? Quand ? De combien ? Autant de questions auxquelles nous allons tenter de répondre dans la partie II avec la série marégraphique de Brest, observatoire exceptionnel où des mesures systématiques du niveau de la mer sont réalisées depuis 1679 !

Mais avant cela, il était nécessaire de rechercher toutes les données anciennes de marégraphie potentiellement encore en archives, et dont la validation devait se révéler difficile. La partie I traite alors de l'évolution des méthodes d'observation du niveau marin en France, préalable indispensable au ciblage de nos recherches de mesures anciennes, d'une part, et donnée fondamentale pour compléter les séries d'observations contemporaines par les mesures anciennes retrouvées, d'autre part.

La prolifération de Crepidula fornicata est évidemment due, pour une part inconnue, à ses capacités de reproduction. Le présent travail a détaillé, pour la première fois, les événements sousjacents du cycle reproducteur de cette espèce, en baie de Bourgneuf, identifiant et mettant en lumière la place importante de l’atrésie dans ce cycle. Parallèlement, un agent allogène a été observé pour la première fois dans la glande digestive de C. Fornicata. L’effort de reproduction et le taux d’infestation de l’agent allogène ont été corrélés avec le réchauffement récent des eaux de la baie. Des expériences de fécondation et de développement ont démontré le déroulement des jeunes stades incubés. Ces travaux, menées sur des jeunes stades issus de fécondations externes ou d’excapsulations, soulignent le caractère obligatoire de la fécondation interne et de l’incubation, permettant d’envisager une méthode de contrôle de la biomasse de C. Fornicata moins onéreuse que les pratiques actuelles. Des investigations plus fines du système reproducteur, à l’aide de la microscopie électronique, ont permis d’élucider des aspects auparavant inconnus: le stockage des spermatozoïdes dans la spermathèque, la morphologie et l’ultrastructure des spermatozoïdes. Ces informations éclaircissent des sujets tels la phylogénie et le stockage des spermatozoïdes. Certains aspects de la reproduction de Crepidula fornicata présentent des avantages par rapport à l’huître Crassostrea gigas, élevée dans des habitats colonisés par la crépidule, et cette dernière se révèle être un réservoir d’agents allogènes potentiellement transmissibles aux espèces sympatriques
Crepidula fornicata proliferation is in part due to its reproductive capacities. Our work has detailed, for the first time, the gametogenic cycle of the reproduction of this species in Bourgneuf Bay, showing the importance of gamete atresia in this cycle. At the same time, an allogen agent was observed for the first time in C. Fornicata digestive gland. Both reproductive effort and allogen agent infestation rate have been correlated to the recently water warming in the Bay. Fertilization and development experiments have demonstrated the unfold of young stages incubated. These works, on young stages coming from external fertilizations or excapsulations, underline the importance of internal fertilization and incubation, permitting to consider a strategy of C. Fornicata biomass control, less costly than actual techniques. More precise investigations on the reproductive system, using electonic microscopy, have permitted to elucidate aspects that where still unknown : spermatozoïde storage in the spermatheca, morphology and ultrastructure of spermatozoïdes. These informations explain subjects like phylogeny and sperm storage. Certains aspects of Crepidula fornicata reproduction present advantages compared to the oyster Crassostrea gigas, produced habitats colonized by in C. Fornicata, and this invasive species may harbour a subset of allogen agent than can potentially be transmited to sympatric species

Le changement climatique d’origine humaine impacte déjà toutes les régions habitées de la planète. 90% de l’excès de chaleur associé aux activités humaines a été absorbé par l’océan depuis les années 1970, atténuant en grande partie le réchauffement atmosphérique, mais impactant fortement les sociétés humaines et la vie marine. Dans cette thèse, j’explore à l’aide d’ensembles de modèles de climat et de simulations numériques dédiées, où et quand les changements de température et de salinité dans l’océan intérieur deviennent assez grands pour être différenciés de la variabilité interne, ainsi que les mécanismes physiques associés. Nous trouvons ainsi que le signal climatique dans les masses d’eau de l’océan supérieur émerge entre la fin du XXème et les premières décennies du XXIème siècle. Les eaux modales des moyennes latitudes de l’hémisphère Sud émergent plus tôt que leurs homologues de l’hémisphère Nord. Le réchauffement associé à ces échelles de temps est principalement du à une absorption de chaleur transportée passivement dans l’océan intérieur. Dans les profondeurs de l’océan, les changements de circulation jouent un rôle plus important aux échelles de temps d’émergence du signal climatique. Le gain de flottabilité en surface dans les régions subpolaires provoque un ralentissement de la circulation méridienne de retournement. Cela réchauffe les eaux intérieures et abyssales de l’Océan Austral dès le milieu du XXème, venant s’ajouter au faible transport passif de chaleur, alors que cela le contre dans les profondeurs de l’Atlantique Nord et retarde l’émergence. Bien que les modèles de climat passent à côté de certains aspects importants de la réponse océanique au changement climatique, ils permettent d’apporter des éléments sur l’équilibre de processus en jeu, et suggèrent que l’influence humaine impacte déjà de grandes parties de l’océan
Human-induced climate change is already affecting every inhabited region of the planet. Yet, over 90% of the excess heat associated with human activities has been absorbed by the ocean since the 1970s, which acts to largely damp atmospheric warming, but has large impacts on human societies and marine life. In this thesis, I explore when and where thermohaline changes in the ocean interior become large enough to be unambiguously set apart from internal variability and investigate their associated physical drivers, using ensembles of climate models and dedicated numerical experiments. We find that the climate signal in the upper ocean water-masses emerges between the late 20th century and the first decades of the 21st. The Southern Hemisphere mid-latitude Mode Waters emerge before their Northern Hemisphere counterparts. The associated warming at these timescales is mostly caused by the uptake of heat from the atmosphere, passively transported into the ocean interior. In the deeper parts of the ocean, circulation changes play a more important role in the emergence timescales of the climate signals. Increased buoyancy gain at the surface in the subpolar areas cause a slowdown in the meridional overturning circulation. This warms the subsurface and abyssal waters in the Southern Ocean as soon as the mid-20th century, adding up to the weaker passive uptake of heat, but counteracts it in the deep North Atlantic over the 21st, delaying the emergence. Although climate models miss some important aspects of the ocean response to climate change, they allow to shed light on the balance of processes at play, and suggest anthropogenic influence has already spread to large parts of the ocean