Gliders bio-optique / bio-géochimiques (et autres plateformes autonomes)

Gliders bio-optique / bio-géochimiques

(et autres plateformes autonomes)

Hervé Claustre

Laboratoire d’Océanographie de VillefrancheCNRS -UPMC

Contexte scientifiqueConstats / Cadre général

(2) Le changement climatique est susceptible de modifier l’intensité des forçages physiques et la réponse biologique

(1) Les forçages physiques océaniques déterminent la structuration des écosystèmes, le cycle des éléments et le niveau des ressources vivantes

(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 Les propriétés biologiques et biogéochimiques océaniques sont chroniquement sous-échantillonnéesocéaniques 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 + transmission irridium.

Radiometer (412 490,555)

c(660)

Chla fluorescence, CDOM fluorescence, bb(540)

Flotteurs profileurs bio-optiques : PROBIO

PROBIO A : radiomètre (3 ) + transmissiomètre [c(660)]

PROBIO B : PROBIO A + (Chla & CDOM) fluorescence + bb meter

Partenariat

• LOV• Ifremer• Martec• Satlantic• Wetlabs

Financement par Coriolis, CNES-TOSCA, ANR PABO

Flotteurs profileurs bio-optiques : PROBIO

0 0.2 0 .4 0 .6 0 .8 1

C h lorophyll a (m g m -3)

120

100

80

60

40

20

0

De

pth

(m)

Test sites DYFAMED BOUSSOLE : Novembre 2006

Données reçues par email (SMS)

LOV

CTD

Produits bio-

géochimiques

Produits bio-

géochimiques

Données Optiques

Traitement &

Validation

Gestion du flux de données des flotteurs

CORIOLIS

ANR PABO

EURARGO

Flotteurs profileurs bio-optiques : PROBIO

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

• 1 radiale AR par mois Villefranche – Dyfamed (Villefranche-Corse)

Gliders bio-optiques

Stratégie de déploiement en mer Ligure

• 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

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.

• Échelle globale

combinaison base de données biogéochimiques in situ (plateformes) et grandeurs télédetectées; constitution de climatologies 3D/4D

• 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)

ProspectiveActuel - court terme (< 3 ans) / ce qui est en coursPhase Démonstrateurs – Études de faisabilité

(a) Projet PROBIO (GMMC) : =>2008 (depuis 2003)Profileurs Bio-optiques

(b) Projet PROGLO (CNES) : =>2008Optique – cal val : Glider Bio-optiques

(c) Projet PABO (ANR) : => 2009Glider, flotteurs, AUV AsterX (Mer Ligure)

(d) Projet DROOM (pole de compétitivité): => 2009Modèles + biogéochimie haute fréquence

ProspectiveActuel - court terme (< 3 ans) / ce qui est en coursPhase Démonstrateurs – Études de faisabilité

(a) Projet PROBIO (GMMC) : =>2008 (depuis 2003)Profileurs Bio-optiques

(b) Projet PROGLO (CNES) : =>2008Optique – cal val : Glider Bio-optiques

(c) Projet PABO (ANR) : => 2009Glider, flotteurs, AUV AsterX (Mer Ligure)

(d) Projet DROOM (pole de compétitivité): => 2009Modèles + biogéochimie haute fréquence

(e) Projet SeaExplorer (pole de compétitivité): => 2010Glider « Français » + environnement (positionnement

communication acoustique). Site test sur radiale.

ProspectiveMoyen terme - ce qui est prévu - Consolidation en Mer Ligure => préparation chantier Méditerranée

(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

(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.)

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

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)

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)

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 Solutions3) 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

4.4. Simulation Optique par Monte Carlo 3DSimulation Optique par Monte Carlo 3D

Ombrage du Glider obtenu par Monte Carlo InverseOmbrage du Glider obtenu par Monte Carlo Inverse

Représentation 3D du GliderReprésentation 3D du Glider

Tracé de rayons en Inverse (Lu)Tracé de rayons en Inverse (Lu)

4.4. Simulation Optique par Monte Carlo 3DSimulation Optique par Monte Carlo 3D

Ombrage du Glider obtenu par Monte Carlo InverseOmbrage du Glider obtenu par Monte Carlo Inverse

Ombrage Glider Luinclinaison nominale

0.85

0.875

0.9

0.925

0.95

0.975

1

0 45 90 135 180 225 270 315 360

Azimuth

sig

nal

Rel

atif

(M

oyen

ne Z

énita

l 30-

75°)

Glider 2m Glider 15m Glider 30 m

AV AR

4.4. Simulation Optique par Monte Carlo 3DSimulation Optique par Monte Carlo 3D

Ombrage du Glider obtenu par Monte Carlo InverseOmbrage du Glider obtenu par Monte Carlo Inverse

3 15 27 39 51 63 75 87 99 111

123

135

147

159

171

183

195

207

219

231

243

255

267

279

291

303

315

327

339

351

3

12

21

30

39

48

57

66

75

84

Azimuth

Ombrage Glider à 2minclinaison nominale

0.65-0.7 0.7-0.75 0.75-0.8 0.8-0.85 0.85-0.9 0.9-0.95 0.95-1

Zenith

Horizon