Sujet de stage Master Recherche
1er semestre 2022

Mécanismes d’agrégations des Sargasses.
Approche Lagrangienne appliquée aux données MODIS 2010-2020

Encadrement du stage:
Léo Berline, [email protected], 04 86 09 06 33,
Andrea Doglioli, [email protected], 04 86 09 06 08
Lieu du stage:
Institut Méditerranéen d’Océanologie (MIO), Luminy, 13288 Marseille
http://www.mio.osupytheas.fr

Résumé du sujet:

Depuis 2011, des échouages particulièrement massifs d’algues brunes (sargasses) ont touché les côtes des Antilles, du Brésil, et d’Afrique de l’Ouest. Ces algues pélagiques flottantes sont détectées par satellite grâce à leur signature dans le proche infra rouge. L’index ‘Algues Flottantes’ AFAI proposé par Wang & Hu, 2016 pour le capteur MODIS a montré que ces échouages sont liés à une présence massive de ces algues dans une large bande équatoriale (figure), récemment appelée Great Atlantic Sargassum Belt (GASB, Wang et al 2019). Cette zone de forte densité de sargasse présente un cycle saisonnier marqué et de fortes variations interannuelles (Johns et al 2020), dont les facteurs sont encore mal connus.
Les fluctuations spatio-temporelles de ces algues résultent – pour des durées du jour au mois – du transport de surface, lié au courant de surface mais aussi au vent, et de la croissance algale pour des durées plus longues (Berline et al 2020, Brooks et al 2018). A l’échelle du bassin, le cycle saisonnier a été bien décrit (Berline et al 2020, Brooks et al 2018). A plus petite échelle (1-100 km, voir figure), la dynamique de formation et de destruction des agrégations de sargasses, qui s’opère à plusieurs échelles, a peu été étudiée (Ody et al 2019). Cette dynamique révélée par les sargasses permet d’étudier la circulation océanique de surface, en particulier les phénomènes de convergence à petite et grande échelle. Cela a de fortes implications pour l’observabilité des sargasses par satellite, dont découlent les distributions à grande échelle.
L’objectif de ce stage est d’étudier la dynamique de formation des agrégations de sargasses, en utilisant les données SAREDA, qui couvrent l’Atlantique Tropical à 1 km de résolution, chaque jour sur la période 2010-2020. Ces données inédites ont été produites au M.I.O et sont entrain d’être exploitées par W Podlejski, étudiant en doctorat.
Pour étudier la présence des agrégations et leur évolution, on croisera les détections de sargasses avec des cartes de présence de structure de convergence, estimées notamment via les exposants de Lyapunov (FSLE) calculé à partir de l’altimétrie, la divergence horizontale du courant de surface estimée via les analyses de courant MERCATOR et divergence horizontale du vent issue des réanalyses CEPMMT.
Le logiciel SPASSO (https://spasso.mio.osupytheas.fr) sera utilisé pour calculer les FSLE et potentiellement adapté aux besoins de l’analyse.

Ce travail s’inscrit dans le projet SAREDA_HR (Sargassum Evolving Distributions in the Atlantic – High Resolution) qui est une collaboration MIO-LIS-LEGOS supporté par le TOSCA-CNES.
Les étapes du travail se déclineront de la manière suivante :
(i) Préparation des données de détection et calcul des diagnostics de convergence
(ii) Recherche d’associations (co-occurence, corrélation) entre détections et diagnostics de convergence
(iii) Synthèse des résultats et rédaction
Profil de l’étudiant
Autonome. Intérêt pour l’analyse Lagrangienne et l’analyse d’un grand jeu de données. Maîtrise d’un langage de programmation (Matlab, Python).

Compétences acquises pendant le stage
Démarche scientifique, traitement de données, programmation, rédaction d’un rapport

Durée du stage: 5 mois
Gratification: environ 550 euros/mois
Bibliographie sur le sujet
Berline, L., Ody, A., Jouanno, J et al (2020). Hindcasting the 2017 dispersal of Sargassum algae in the Tropical North Atlantic. Marine Pollution Bulletin, 158, 111431.
Brooks, M. T., Coles, V. J., Hood, R. R., & Gower, J. F. (2018). Factors controlling the seasonal distribution of pelagic Sargassum. Marine Ecology Progress Series, 599, 1-18.

Ody A., Thibaut T. Berline, L. et al 2019 From in situ to satellite observations of pelagic Sargassum distribution and aggregation in the Tropical North Atlantic Ocean, PlosONE, 10.1371/journal.pone.0222584
Johns, E. M., et al (2020). The establishment of a pelagic Sargassum population in the tropical Atlantic: biological consequences of a basin-scale long distance dispersal event. Progress in Oceanography, 182, 102269.

Wang, M., and C. Hu (2016). Mapping and quantifying Sargassum distribution and coverage in the Central West Atlantic using MODIS observations. Remote Sens. Environ., 183:356-367.
Wang, M., Hu, C., Barnes, B. B., Mitchum, G., Lapointe, B., & Montoya, J. P. (2019). The great Atlantic Sargassum belt. Science, 365(6448), 83-87.

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