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Particulate optical backscattering (bbp) is a crucial parameter for the study of ocean biology and oceanic carbon estimations. In this work, bbp retrieval, by the quasi-analytical algorithm (QAA), is assessed using a large in situ database of matched bbp and remote-sensing reflectance (Rrs). The QAA is also applied to satellite Rrs (ESA OC-CCI project) as well, after their validation against in situ Rrs. Additionally, the effect of Raman Scattering on QAA retrievals is studied. Results show negligible biases above random noise when QAA-derived bbp is compared to in situ bbp. In addition, Rrs from the CCI archive shows good agreement with in situ data. The QAA’s functional form of spectral backscattering slope, as derived from in situ radiometry, is validated. Finally, we show the importance of correcting for Raman Scattering over clear waters prior to semi-analytical retrieval. Overall, this work demonstrates the high efficiency of QAA in the bbp detection in case of both in situ and ocean color data, but it also highlights the necessity to increase the number of observations that are severely under-sampled in respect to others environmental parameters.

En raison de nos activités, notre environnement change à un rythme jamais égalé par le passé. Afin de pouvoir prédire ces changements et leurs conséquences, non seulement sur le climat mais également sur les écosystèmes, il est absolument nécessaire d'améliorer les capacités prédictives des modèles globaux, utilisés par exemple dans les exercices de prédiction du {GIEC}. Les émissions de carbone associées aux activités humaines ont été estimées à un total de 9 GtC/an, essentiellement comme résultat de la combustion des énergies fossiles et de la déforestation. Environ la moitié de ce flux s'accumule dans l'atmosphère, le reste étant absorbé par la biosphère et l'océan. L'océan joue donc un rôle de premier plan, aussi bien dans le cycle naturel du carbone que dans sa perturbation par les activités humaines. Si les bilan globaux sont assez bien connus, les comparaisons entre les différentes approches permettant d'estimer la distribution spatiale et temporelle des flux air-mer de carbone montrent des divergences importantes régionalement mais également temporellement. Cette distribution est contrôlée conjointement par la dynamique océanique et par des processus biogéochimiques, en particulier par la production de matière organique dans la zone euphotique, son export vers l'océan intérieur et sa reminéralisation par les organismes hétérotrophes. Or, notre compréhension de ces deux facteurs régulant le cycle du carbone reste entachée de nombreuses incertitudes, voire inconnues. Ainsi, par exemple, les mécanismes contrôlant l'export de la matière organique depuis la zone éclairée, malgré une recherche importante au cours des dernières décennies, restent encore largement méconnus et ne font pas l'objet d'un consensus.Mes travaux de recherche, depuis ma thèse soutenue en 1998, portent sur l'étude de la variabilité des cycles biogéochimiques marins du carbone et des éléments nutritifs majeurs (N, P, Si, Fe) associée à celle du climat. Deux axes forts ont été plus spécifiquement privilégiés : (1) Comprendre les processus biologiques et chimiques clés des grands cycles biogéochimiques marins (principalement carbone, fer, nutritifs) et des échelons trophiques primaires et secondaires (phytoplancton, zooplancton) ; (2) analyser la variabilité spatiale et temporelle de la biogéochimie marine à des échelles de temps allant de la saison à plusieurs décennies.L'approche adoptée est la modélisation numérique de grande échelle à la fois spatiale et temporelle utilisant de façon conjointe le modèle de la circulation générale de l'océan OPA et un modèle de la biogéochimie marine que j'ai développé, PISCES. J'ai principalement utilisé ces modèles à l'échelle globale et à relativement basse résolution. Toutefois, par des collaborations, des applications régionales à plus fine échelle ont été abordées, reposant principalement sur le modèle régional ROMS_AGRIF. Les deux finalités principales de ces travaux sont, d'une part, de comprendre et de simuler le rôle du cycle du carbone océanique (et des cycles biogéochimiques associés) dans le climat (réponses et rétroactions) et, d'autre part, de faire progresser la modélisation des chaînes trophiques jusqu'au niveau des prédateurs marins constituant des ressources halieutiques.Ce document synthétise donc 17 années de recherche en biogéochimie marine. Pour conclure, je présente des pistes pour mes activités de recherche futures. Envisagées dans une certaine continuité avec mes activités passées, ces pistes s'articulent autour de trois directions principales : (1) améliorer notre connaissance et notre compréhension des processus majeurs de la biogéochimie majeure ; (2) comprendre le rôle des interactions trophiques dans le fonctionnement des écosystèmes marins (pris dans leur globalité, depuis les nutriments jusqu'aux prédateurs supérieurs) ; (3) l'étude des relations entre climat, dynamique océanique et cycles biogéochimiques marins. Je termine cet exercice de prospective par une courte réflexion sur les enjeux futurs de la modélisation biogéochimique marine.

Climate change may enhance the establishment of introduced species, as well as the poleward shift in distribution of numerous species over decades. Long-term research and monitoring of an ecosystem at the southernmost point of the Atlantic coast of Europe should be an important priority in order to detect and understand trends in species composition and the related environmental changes. The Guadalquivir estuary (South Spain) is more likely to suffer the exacerbated effects of climate change due to its location in the Mediterranean-climate zone. The long-term data set between 1997 and 2015 in this estuary has allowed us to analyse the variability of the natural and anthropogenic stressors, especially in some dry years and how records of new species have been stabilised as a consequence of expanded connectivity (shipping) and “African Creep”. The mean interannual dissimilarity of the estuarine fauna (Bray–Curtis dissimilarity index) has showed important differences throughout the years, and the species that most contributed to these differences were the exotic species capable of completing their life cycles. Their average annual density has shown a continuous increase during the years of study in a period of expansion. This long-term monitoring of the estuarine community has allowed us to anticipate future events and ecological risk assessment in Europe due to climate change. Management implications are mainly related to the catching of exotic species to control their impact on native communities and reduce the shipping in this sort of ecosystem, which have been especially sensitive in the last 10 years. Trabajo presentado en Symposium on Decadal Variability of the North Atlantic and its Marine Ecosystems: 2010-2019, celebrado en Bergen (Noruega) del 20 al 22 de junio de 2022.

The Tyrrhenian Sea is a sub-basin of the western Mediterranean crossed by intermediate and deep waters from the eastern basin. Across this sub-basin, temperature profiles of the water column from expendable bathythermographs (XBT) have been acquired for sixteen years along transects realized thanks to the use of commercial vessels. Since 1999 an increase of temperature has been observed at intermediate depths even if interspersed with periods of decrease. This increase involves deeper and deeper depths along the years then involving the whole sub-basin in the range 200-800 m in September 2014 when largest anomalies over the whole period are found. The paper shows evidences of this rapid heating, giving insights into the origin and the diffusion of the warmer intermediate waters then showing its evolution in years and its relationship with the Eastern Mediterranean Transient.