CEFREM

Contexte général du projet

Les marges continentales sont des régions de forte productivité affectées, de manière significative, par les activités humaines à travers les apports de nutriments, de sédiments et de polluants, et l’exploitation des ressources. Ces zones connaissent à l’heure actuelle un regain d’intérêt académique mais également sociétal, en raison notamment de leur rôle démontré dans le fonctionnement des grands cycles biogéochimiques océaniques et des nombreuses pressions anthropiques qui s’y exercent. Les régions de marges continentales agissent en tant que réceptacle des apports continentaux (naturels et anthropiques), forment des zones d’échanges océan-atmosphère intenses et exportent des espèces chimiques et biogéochimiques (matière organique, polluants, métaux) au delà du plateau, jusque vers les zones plus profondes du domaine hauturier. Le rôle des marges en tant que source ou puits d’éléments chimiques est d’autant plus complexe que la zone côtière peut être le siège d’une intense transformation de la matière organique et des éléments associés apportés en particulier par les fleuves. Aucun des modèles globaux sur les cycles biogéochimiques n’est actuellement capable d’intégrer correctement les zones côtières dans leurs estimations, en raison du manque de données et de connaissances précises sur les flux impliqués. L’une des principales difficultés provient de la grande variabilité et diversité des systèmes, qui justifie la régionalisation des études. La démarche ne peut toutefois se limiter à la simple quantification des apports fluviatiles. Elle doit s'étendre au devenir de cette matière, de son arrivée ou de sa formation en mer jusqu'à sa dégradation, son stockage dans les sédiments côtiers ou son exportation définitive vers le large. Cette nécessité implique de connaître l'origine de cette matière et sa signature chimique (composition élémentaire, traceurs d’origine et de processus) ainsi que les conditions physiques, chimiques et biologiques du milieu dans lequel elle évolue. De même, il est fondamental de prendre en compte la variabilité temporelle des processus impliqués dans le transport de cette matière, les échanges (flux) entre compartiments et les transformations subies dans la colonne d’eau et les sédiments.

En région méditerranéenne, le potentiel d’enfouissement, de minéralisation ou d'exportation de la matière organique et des contaminants en zone côtière peut, par exemple, différer selon que les apports proviennent de petits fleuves côtiers ou de fleuves plus importants. Pour les premiers, la totalité de leurs apports arrive en mer en quelques jours, lors de crues violentes souvent accompagnées de tempêtes, tandis que pour les seconds, les apports sont beaucoup plus réguliers. Le Golfe du Lion, sur lequel nous avons choisi de concentrer l’essentiel de nos efforts, est, à cet égard, un chantier particulièrement intéressant dans la mesure où il reçoit à la fois les apports du Rhône, le fleuve le plus important du bassin méditerranéen, et les apports de plusieurs fleuves côtiers caractérisés par une très forte saisonnalité. Le Golfe du Lion est également caractérisé par des processus hydrodynamiques et météorologiques complexes intervenant dans la redistribution du matériel particulaire. La quantification des apports continentaux, la caractérisation des sources et leur devenir en mer ne peuvent réellement se comprendre que si l’on connaît les processus physiques affectant les mouvements et les échanges de masses d’eau sur le plateau et entre plateau et pente. L’étude de ces mécanismes sur le transport des espèces chimiques et biogéochimiques vers le large est déterminante pour appréhender leur impact sur les cycles biogéochimiques marins, comme celui du carbone par exemple, et sur le fonctionnement des écosystèmes benthiques qui en dépendent.

Objectif général et thèmes de recherche

Pour la période 2005-2009 nous avons choisi de focaliser nos travaux sur la quantification, à diverses échelles, des transferts de matière aux interfaces du système côtier et sur les processus qui les contrôlent. Cet objectif général, mettant en oeuvre une approche intégrée et pluridisciplinaire du continuum continent-plateau-pente, s’inscrivait dans la continuité des précédents travaux menés par l’équipe et en avait assuré, en raison de son originalité, la reconnaissance, en particulier au plan international. Nous avons toutefois souhaité développer des actions nouvelles – rendues possibles par l’arrivée de nouvelles compétences au laboratoire – qui trouvaient leur source dans les récents questionnements de la communauté française et internationale impliquée dans l’étude des transferts de matière sur les marges continentales et leur influence sur les grands cycles biogéochimiques marins (e.g., Hall, 2004 ; Jeandel et Hauser, 2005 ; Kremer et al., 2005). En effet, notre connaissance des mécanismes de transfert nous autorisait à les mettre au service d’une problématique élargie au devenir des polluants et à l’impact des transferts sur le fonctionnement des écosystèmes, que ce soit de manière directe ou par le biais de collaborations étroites avec des spécialistes dans ce domaine.

Les interfaces considérées par cette approche intégrée du système côtier sont au nombre de trois : interface continent-océan, interface eau-sédiment et interface côte-large. Par transfert de matière, nous entendons prioritairement le transport de la matière particulaire, bien que la phase dissoute soit prise en compte selon les besoins. Par système côtier, nous entendons l’ensemble fonctionnel comprenant les fleuves et leurs bassins versants, le plateau continental et la pente. Nous avons regroupé les activités de recherche proposées – pour la plupart étroitement liées entre elles – en trois ensembles thématiquement cohérents :

1. La quantification des apports continentaux

2. L’origine de la matière particulaire et son devenir en zone côtière

3. Les processus physiques du transfert entre le plateau et l’océan profond

Références 

Hall J. (2004) Imber (Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research). Science Plan and Implementation Strategy. 81 p.

Jeandel C. & Hauser D. (2005) Prospective Insu Océan-Atmosphère. Atelier « Les interfaces », mai 2005.http://www.insu.cnrs.fr/web/article/art.php?art=1367

Kremer H.H., M.D.A. Le Tissier, P.R. Burbridge, L. Talaue-McManus, N.N. Rabelais, J. Parslow, C. Crossland & B. Young. (2005) Loicz (Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone Science). Plan and Implementation Strategy. Igbp Report 51 / Ihdp Report 18, 68 p.

Visibilité nationale et internationale

Le degré de visibilité nationale et internationale de nos activités et de notre expertise peut être évalué, collectivement par la participation du laboratoire et son rôle effectif dans divers programme de recherche et individuellement par la participation de certains membres à diverses instances consultatives.

Programmes de recherche – Le laboratoire a été sollicité, en de nombreuses occasions, pour intervenir ou élaborer des projets de recherche nationaux et européens, dont plusieurs ont été couronnés de succès : 

Les collaborations diverses engendrées par ces programmes, pour certaines déjà anciennes, sont mentionnées au regard des différentes opérations de recherche développées dans le chapitre 2 (bilan scientifique détaillé).

Coordination de programmes – W. Ludwig est coordinateur de la Zone Atelier Orme (Observatoire Régional Méditerranéen de l’Environnement) de l’Inee et X. Durrieu de Madron est coordinateur du projet Mermex (Marine Ecosystem Response in the Mediterranean Experiment) du Chantier Méditerranée de l’Insu. S. Heussner est membre du comité directeur de trois programmes intégrés européens (Eurostrataform et Hermes achevés et Hermione en cours).

Expertise individuelle - Plusieurs membres du Cefrem ont été sollicités en tant qu’experts par des instances nationales et internationales. Certains de ces mandats sont toujours en cours.

A. Monaco : membre du Cs du Gicc (Gestion et Impact du Changement Climatique) du Meeddat ; membre du Conseil Scientifique pour l’élaboration du programme Hymex pour le Chantier Méditerranée ; membre du Conseil de Syscolag (Systèmes côtiers et lagunaires), programme régional de recherche appliquée et pluridisciplinaire pour la mise en oeuvre et la gestion intégrée du littoral du Languedoc-Roussillon ; membre du comité d’experts du Pi Sesame (2006-2010) ; expert pour l’évaluation de programmes nationaux italiens, espagnols et grecs ; responsable du programme franco-marocain Remer (réseau méditerranéen sur les lagunes) qui, pour partie, associe le Cefrem et l’Université de Tanger.

S. Heussner : membre de la Commission Spécialisée Océan –Atmosphère de l’Insu ; expert scientifique pour la revue pluriannuelle des laboratoires de sciences marines auprès du Fct (Portugal, 2008) ; membre de l’Advisory Board du Programme Ocean2025 (Nerc, Uk).

W. Ludwig : expert auprès de l’Unep-Map ; mandat pour établir une synthèse des apports fluviaux d’eau, de matière particulaire et de nutriments à la Méditerranée (Unep-Map technical report n° 141, 2003).

X. Durrieu de Madron : secrétaire du Comité Interrégional de gestion des navires océanographiques côtiers en Méditerranée (Cirmed) ; membre associé du groupe de travail 131 du Scientific Committee on Oceanic Research (Scor) sur les échanges côte-large (Deep Ocean Exchanges with the Shelf).