DYLACHEM : dynamique physique et DYLACHEM : dynamique physique et hétérogénéités hétérogénéités biogéochimiquesbiogéochimiques
dans un grand lac alpindans un grand lac alpin
Lac du Bourget« Des solitons aux virus »
LGELGISLSCEISTO
CEREVECIG
CARRTELLBP
CISALB/CCLBEDYTEM
PARTICIPANTS
Pierre Agrinier, Patrick Albéric, Fabien Arnaud,Nelly Assayag, Serge Boissière, Bruno Bombled, Yannis Cuypers, Didier Debroas, Bruno Deflandre, Isabelle Domaizon, Solange Duhamel, Alexis Groleau,
Jean‐Christophe Hustache, Sandrine Etien,Thibault Geoffroy, Elena Gorchakova, Roselyne Iliou‐Ferrari, Stéphan Jacquet, Didier Jézéquel, Laurent Jourdʹheuil, Gautier Landrot, Dominique Lavergne, Cécile Lepère, Clarisse Mallet,Gaël Montvoisin, Gérard Paolini, Marie‐Evelyne Pinart, Pascal Perney, Sébastien Personnic, Jérôme Poulenard, Michel Poulin, François Prévot, Christophe Rabouille,
Jean‐Louis Reyss, Gérard Sarazin, Télesphore Sime‐Ngando, Bruno Tassin, Brigitte Vinçon‐Leite, Eric Viollier,
VéroniqueYon et tous les autres…
Cyanobactérie : Planktothrix rubescens
Prolifération récurrente depuis 1996
Compétition inter‐espèces
Déterminisme :‐lumière‐température‐nutriment : ΣPO4
Briand et al. (2003), Jacquet et al. (2005)
M. Roux, CSP (2001)
Instrumentation du site
Chaînes de 10 thermistances AANDERAA et STAR‐ODDIaux stations T et I [juin 2004 à juin 2005]
ΔT = 0, 01°C; Δt = 30 s à 5 mn
Station Météo France (Voglans)
Optodes à oxygène AANDERAAaux stations I [6 m : avril‐décembre 2004],
[13 m : mars‐novembre 2005]et B [138 m : juin 2004‐mars 2005]
ΔO2(aq) = 1 μM; Δt = 30 mn; dérive < 0,5%/mois
Campagnes de prélèvements
‐DY1 [juin 2004] + 2 cycles nycthéméraux‐DY2 [nov.‐déc. 2004] + 2 cycles nycthéméraux‐DY3 [juin 2005]
Suivi « allégé » CISALB/CCLB/INRAtous les 10 ou 15 jours
Echelles verticales :‐ colonne d’eau : quelques mm à quelques m‐ sédiment : 100 μm à 1 cm (microélectrodes, DET, …)
Mesures au laboratoire
Paramètres physico‐chimiques :
nutriments (P, N, Si), cycle du carbone (CID, δ13CID, COD, COP), redox (O2, Fe, Mn, S), sédiment (porosité, taux de sédimentation)
Paramètres biologiques :
comptages (zooplancton, phytoplanton), production primaire et secondaire, dénombrement des bactéries hétérotrophes et des virus, structure et composition des populations d’Archaea
Mesures in situ
Profileur SeaCat 19+ (SBE) : T, p, O2(aq), pH, ΧMicro‐profileur autonome (UNISENS) : O2(aq), pHFluoroProbe (BBE‐Moldaenke) : pigmentsSonde à irradiance TriOS‐RAMSES‐ACC : E(λ)
Mesures in situ
Micro‐profileur thermique SCAMP (PME)ΔT = 0, 02°C; Δt = 0,01s
Vitesse de descente 10 cm/s
1300 m
B (18)
Rbarge
15 1716
14 1011
1312
19
1300 m
B (18)
Rbarge
15 1716
14 1011
1312
19
Expérimentation ex situ
Incubations de carottes : détermination des flux
benthiques (x3)
Cinétique benthique :exploration des voiesmétaboliques de la dénitrification
164 165 166 167 168 169
-20
-15
-10
28
Z(m
)
wind
Isot
herm
s(0
.5°c
)164 165 166 167 168 169
-20
-15
-10
28
Z(m
)
wind
Isot
herm
s(0
.5°c
)
Mi-JuinDay of year
274 275 276 277 278 279
-20
-15
-10
2
8
wind
Isot
herm
s(0
.5°c
)
Début Octobre
T
Jour de l’année
Seiches et fronts internes
m/s
DéplacementDes isothermes
• Génération de solitons (équation KDV, Horn et al, 2001)
Modèleà 2 couches
Déplacement deL‘interface
5 � 5 0-3 0
-2 5
-2 0
-1 5
-1 0
Dep
th(m
)
t(h)
T
T
Solitons
1300 m
B (18)
R barge
P ro fils S cam p - P os ition des po in ts
15 1716
14 1011
1312
19
1300 m
B (18)
R barge
P ro fils S cam p - P os ition des po in ts
15 1716
14 1011
1312
19B
R
0 500 1000 1500 2000-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 500 1000 1500 2000-7
-6.5
-6
-5.5
-5
-4.5
-4
-3.5
-3
Isothermes
Z(m
)
Log(Kz(m2/s))
Abscisse le long du transect (m) Abscisse le long du transect (m)
rive
rive
Mesure de la microstructure thermique:Estimation du coefficient de dispersion Kz=Γε N-2 (Osborn, 1980)
Structure thermique et turbulence
4 m
4.7
m
142 m
(T°)
138 m
139 m
133 m
Optode(T°, O2, P)
Largueur(T°)
010
020
030
0
date
Ox2
(µM
)
5.0
5.4
5.8
degC
Ox2Temp2
11 ju
n
1 ju
l
22 ju
l
12 a
oû
2 se
p
23 s
ep
14 o
ct
4 no
v
25 n
ov
16 d
éc
6 ja
n
27 ja
n
17 fé
v
10 m
ar
31 m
ar
Mesure en continu de [O2] au fond de juin 2004 à mars 2005
B
Consommation benthique d’oxygèneDylachem - Station R
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
0 50 100 150 200 250
O2 (micromol/l)
Dep
th (m
m)
O2-pA1
O2-pA2
O2-pA3
O2-pA4
R I B
Flux
(mm
ol m
-2 j-1
)
-20
-15
-10
-5
0
O2
Dylachem 3 - Station I - 35m
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
0 100 200 300 400
O2 (micromol/l)
Dep
th (m
m)
O2-pA1
O2-pA2
O2-pA3
O2-pA4
O2-pA5
Dylachem3 - Station B - 145m
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
0 100 200 300
O2 (micromol/l)
Dep
th (m
m)
O2-pA1
O2-pA2
O2-Pa3
O2-Pa4
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Flux
O2
(mm
ol/m
2/d) Station R Station I Station B
Sédimentation
Station R (137Cs)1 à 2 mm/an
Station I (210Pbxs)3,3 mm/an
Station B (210Pbxs)4,1 mm/an
Accumulation aucentre du lac
R
B
Flux benthiques de nutriments ‐ incubations
R I B
0
50
100
150
200
SRP
Flux
(µm
ol m
-2 j-1
)
Lac du Bourget 7/06/2004ΣPO4
concentration (µM)0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
prof
onde
ur (m
)
0
20
40
60
80
100
120
140
station Rstation Istation B
ΣPO4
Réponse biologique
llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
lll
Total chl a
1 2 3 4 5-30
-20
-10
0.5
1
1.5
2
2.5
P.rubescens
B
1 2 3 4 5
Total chl a
- 3 0
- 2 0
- 1 0
0.5
1
1.5
2
2.5
P.rubescens
I
1 2 3 4 5
Juin 2004
µg/L Chl. a
Conclusions
Identification de solitonsQuantification des coefficients de mélange verticaux
Effets de rive
Cohérence des mesures de flux benthiques(incubations, micro‐profileur in situ)
Hétérogénéités benthiques inter‐stations
Hétérogénéité latérale de la répartition de planktothrix
Perspectives
Dynamique saisonnière des flux benthiques
Association Optodes‐FluoroProbedans l’épilimnion
Retour à l’état initial dans les grands lacs alpins?
Valorisation
Sites web DYLACHEMwww.ipgp.jussieu.fr/rech/lge
« Autour du lac du Bourget » 15‐17 mai 2006Publications (2) & Congrès (4)