Indices de variabilité spatiale et temporelle de la chlorophylle a et de la température par Fonctions Orthogonales Empiriques (EOF) dans le golfe de Gascogne

Type Mémoire
Date 2022-07-01
Langue(s) Français
Référence Rapport de stage Master 2 mention Biodiversité, Écologie, Évolution, parcours Modélisation en écologie (MODE), Université de Rennes
Auteur(s) Dorand Marine1, 2
Contributeur(s) Petitgas Pierre, Huguet Antoine, Doray MathieuORCID
Editeur Ifremer, Université de Rennes 1
Mot-Clé(s) Golfe de Gascogne, Température de surface, Chlorophylle a, Variation saisonnière, Empirical Orthogonal Function, Données satellites, Indices environnementaux.
Résumé

L'océanographie opérationnelle fournit depuis 20 ans des cartes satellites quotidiennes de la surface de la mer pour la température et la chlorophylle a. En météorologie, des données similaires existent sous forme de champs de pression atmosphériques. Leur analyse spatio-temporelle a permis d'identifier des situations météorologiques caractéristiques et récurrentes (modèles spatiaux) et de fournir des indices d'amplitude pour ces modèles. Notre étude adopte une approche similaire pour l'analyse des séries de cartes satellitaires mensuelles de température de surface de la mer et de chlorophylle a sur le golfe de Gascogne (43°N - 48°N, 0°W - 5°W). Des Fonctions Orthogonales Empiriques (EOF) sont appliquées par mois à la série de cartes de 1999 à 2020 afin d'extraire les patrons spatiaux de variabilités cohérents dans le temps et la série temporelle de leurs amplitudes associées. Les EOFs sont ensuite classés en groupe pour identifier les modèles spatiaux similaires au fil des années et des mois. Un indice moyen par année est calculé pour chaque patron spatial moyen de variabilité identifié du groupe. L'analyse montre que la température de surface de la mer a augmenté en hiver, entre 1999 et 2020, en raison de la variabilité saisonnière dans les eaux côtières. Les températures automnales ont également augmenté, en raison d’une prolongation de la saison estivale. La variabilité de la chlorophylle a est liée aux débits de la Loire et concerne tous les mois de l’année. Cependant, La chlorophylle a a diminué, au niveau des embouchures de la Loire et de la Gironde en hiver. Les séries d'indices correspondent à de nouvelles séries temporelles environnementales qui peuvent expliquer statistiquement les variations de la condition des niveaux trophiques supérieurs.

Keyword(s) Bay of Biscay, Sea surface temperature, Chlorophylle a, Seasonal changes, Empirical Orthogonal Function, Satellite data, Environmental index.
Résumé en anglais

Operational oceanography provides since 20 years satellite-derived daily sea surface maps of temperature and chlorophyll a. In meteorology, similar data exist as atmospheric pressure fields. Their space-time analysis has allowed the identification of characteristic and recurrent meteorological situations (spatial patterns) and provide amplitude indices for these patterns. Our study adopts a similar approach for analyzing the series of satellite-derived monthly sea surface maps of temperature and chlorophyll a, over the Bay of Biscay (43°N - 48°N, 0°W - 5°W). Empirical Orthogonal Functions (EOF) were applied by month to the series of maps to extract spatial eigen vectors consistent in time and the time series of their associated amplitudes. The EOFs  were then grouped to identify similar spatial patterns over years and months. An average index per year is calculated for each identified spatial pattern in the group. The analysis shows that sea surface temperature has increased in winter from 1999 to 2020, emerging to seasonal variability in coastal waters. Fall temperatures have also increased, due to an extension of the summer season. In all months of the year, the variability of chlorophyll a is related to Loire River flows. However, chlorophyll a decreased at the mouths of the Loire and Gironde rivers in winter. The index series correspond to new environmental time series that may be statistically explain variations in higher trophic levels condition.

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Comment citer 

Dorand Marine (2022). Indices de variabilité spatiale et temporelle de la chlorophylle a et de la température par Fonctions Orthogonales Empiriques (EOF) dans le golfe de Gascogne. Rapport de stage Master 2 mention Biodiversité, Écologie, Évolution, parcours Modélisation en écologie (MODE), Université de Rennes. https://archimer.ifremer.fr/doc/00779/89095/