Stefan Osterwalder, Sarrah M. Dunham-Cheatham, Beatriz Ferreira Araujo, Olivier Magand, Jennie L. Thomas, Foteini Baladima, Katrine Aspmo Pfaffhuber, Torunn Berg, Lei Zhang, Jiaoyan Huang, Aurélien Dommergue, Jeroen E. Sonke, Mae Sexauer Gustin. (2021). Fate of Springtime Atmospheric Reactive Mercury: Concentrations and Deposition at Zeppelin, Svalbard (Vol. 5).
Abstract: Mid-latitude atmospheric elemental mercury (Hg) emissions undergo extensive oxidation to reactive Hg (RM) compounds during Arctic polar sunrise, resulting in enhanced atmospheric deposition that impacts Arctic marine wildlife and humans. It has been difficult to estimate RM dry deposition, because RM concentrations, compounds, and their deposition velocities are ill-defined. Here, we investigate RM concentrations sampled with membrane-based methods and find these to exceed denuder-based RM detection by 5 times at the Zeppelin Observatory on Svalbard (March 26–July 24, 2019). Measured dry deposition of gaseous oxidized Hg was about half of the modeled RM deposition, demonstrating that particulate-bound Hg was an important component of dry deposition. Using thermal membrane desorption, RM chemistry was found to be dominated by Hg–Cl/Br (51%) and Hg–N (45%) compounds. Back-trajectory analysis indicated that Hg–Br/Cl compounds were predominantly advected from within the marine boundary layer (sea ice exposure), while Hg–N originated from the free troposphere. Weekly average RM compound-specific dry deposition velocities ranged from 0.12 to 0.49 cm s–1, with a net RM dry deposition of 1.9 μg m–2 (1.5–2.5 μg m–2; 95% confidence interval) that exceeds the mean annual Hg wet deposition flux in Svalbard. Overall, we find that springtime atmospheric RM deposition has been underestimated in the Arctic marine environment.
Programme: 1028
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Audrey Jaeger, Amandine Gamble, Erwan Lagadec, Camille Lebarbenchon, Vincent Bourret, Jérémy Tornos, Christophe Barbraud, Karin Lemberger, Karine Delord, Henri Weimerskirch, Jean-Baptiste Thiebot, Thierry Boulinier, Pablo Tortosa. (2019). Exploring the infection dynamics of a bacterial pathogen on a remote oceanic island reveals annual epizootics impacting an albatross population.
Abstract: Oceanic islands with reduced species richness provide an opportunity to investigate the emergence, maintenance and transmission of infectious diseases threatening wildlife. On Amsterdam Island, in the southern Indian Ocean, massive and recurrent mortality of the nestlings of Indian yellow-nosed albatross (Thalassarche carteri) has been attributed to avian cholera caused by Pasteurella multocida, a bacterial pathogen of likely human introduction. To understand the annual dynamics of pathogen prevalence, we measured the shedding of bacterial DNA by the albatrosses during four successive breeding seasons. The screening of 583 bird swabs by Real-Time PCR revealed an intense circulation of P. multocida during each study year, with a steady increase of infection prevalence across the breeding season. In the three years of highest pathogen prevalence, the epizootics were associated with massive die-offs of nestlings, inducing low annual fledging success (< 20%). These findings and developed PCR protocol have crucial applications for refining wildlife conservation plans aiming at controlling this disease.
Programme: 109
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Wouter F D Van Dongen, Joël White, Hanja B Brandl, Sarah Leclaire, Scott A Hatch, Étienne Danchin, Richard H Wagner. (2019). Experimental evidence of a sexually transmitted infection in a wild vertebrate, the black-legged kittiwake (Rissa tridactyla) (Vol. 127).
Abstract: Sexually transmitted infections (STIs) in animals may have profound eco-evolutionary consequences, yet experimental studies of the sexual transmission of pathogens in wild populations are lacking. Here to identify sexually transmitted bacteria, we experimentally manipulated ejaculate transfer in black-legged kittiwakes (Rissa tridactyla) by blocking insemination after pairs had commenced copulating. We found that a Corynebacterium pathogenic strain was cleared from the cloaca of females five times more frequently in the experimental group, indicating it had been sexually transferred. A typical feature of STIs is that they reduce fertility, and in our kittiwake population, infected females suffered significantly higher hatching failure than uninfected females. Nevertheless, infected females achieved the same reproductive success as uninfected females by laying earlier and producing more eggs, suggesting reproductive compensation, a common strategy adopted by infected animals and plants. Our results provide new insights into the fitness consequences of STIs in a wild species and may stimulate further research on their evolutionary implications.
Programme: 1162
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Jacques Labonne, Mathieu Buoro, Lucie Aulus Giacosa, Matthias Vignon, Sindre Håvarstein Eldøy, Jan Grimsrud Davidsen, Xavier Bordeleau, Sophia Ferchiou, France Caza, Yves St-Pierre, Stephane Betoulle, Jean-Christophe Aymes, Francois Gueraud, Andrew P. Hendry, Lucie Marandel, Stéphane Glise, Alexandre Herman, Vincent Veron, Stéphane Panserat, Philippe Gaudin. (2022). Evolutionary Ecology of Kerguelen Islands Colonization by Introduced Salmonids: SALMEVOL 1041-2 project.
Abstract: The present report is a synthesis of all studies conducted around the long-term ecological research (LTER) monitoring of introduced salmonid species in the sub Antarctic Kerguelen islands over the 2015- 2020 period, within the SALMEVOL-2 project. The monitoring encompasses the history of eight species, five of which are still present in Kerguelen, the data and collections spanning five decades and tenths of rivers. Based on this monitoring, but also thanks to various field experiments, we have undertaken to study the evolutionary ecology of these species, using the invasive Brown trout as flagship model, under the premise that the Kerguelen situation, where rivers were previously void of any fish species, could be an anticipation lab of the situation developing at the poles due to climate change. Our findings pertain to life history traits such as individual growth, migration between freshwater and marine ecosystems, microbiomes, but also proximal and ultimate mechanisms of adaptation in relation to the local environment. We also begin to investigate how the expanding metapopulation structure, resulting from multiple invasion events, may affect life history traits evolution.
Programme: 1041
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Lisa-Marie Mazzolo. (2021). Evolution de la calotte glaciaire du Svalbard par altimétrie laser.
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Pengcheng Wang, Natacha B. Bernier, Keith R. Thompson, Tsubasa Kodaira. (2021). Evaluation of a global total water level model in the presence of radiational S2 tide (Vol. 168).
Abstract: The development of a computationally efficient scheme for predicting the global distribution of total water level (TWL) is discussed. The ocean model is barotropic, has a horizontal grid spacing of 1/12°, and is based on the NEMO modeling framework. It is forced by the gravitational potential and hourly atmospheric fields for 2008. Hourly time spacing was required to resolve the S2 tide in global air pressure and wind. The predicted tide in water deeper than 400 m was nudged to TPXO8 “observations” of tidal elevation or current using a scheme called tidal nudging (Kodaira et al., 2019). The benefit of nudging horizontal velocity in the momentum equation, compared to sea level in the continuity equation, is discussed. Tidal nudging is shown to improve tidal predictions of sea level at the coast, particularly at the S2 tidal frequency. The predicted radiational S2 tide in sea level forced solely by the S2 tide in global air pressure reaches amplitudes exceeding 80 cm. Decreasing the time spacing of the air pressure forcing from 1 h to 3 h reduces the S2 amplitude in air pressure by a factor of 0.82, consistent with expectations based on Fourier analysis. This highlights the importance of using hourly atmospheric forcing when predicting the global sea level response to atmospheric forcing. The radiational S2 tide in sea level is subject to strong nonlinear interaction with the gravitational tide, leading to a pronounced attenuation of the radiational S2 tide. The attenuation is explained by an increase in effective bottom friction at the S2 frequency due to the presence of the gravitational tide. Four schemes for predicting TWL are evaluated to quantify the impact of tidal nudging and nonlinear interaction of tide and surge. Using TWLs observed by 304 coastal tide gauges, we show it is necessary to include both tidal nudging and nonlinear interaction. Plans for the further development of an operational flood forecast system for the Canadian coast, based on the above model, are discussed.
Keywords: NEMO Radiational and gravitational tide Storm surge Tidal nudging Total water level
Programme: 688
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Kévin Fourteau. (2019). Physique de la fermeture des pores dans le névé polaire, implications pour la compréhension des rétrocations passées entre cycle du carbone et climat // Physics of pore closure in polar firn, and its implications for the understanding of past feedbacks between climate and carbon cycle.
Abstract: Les carottes de glace sont des archive climatiques sans équivalents : les gaz contenus dans la glace de la région aride de l'Antarctique de l'Est permettent de reconstruire les compositions atmosphériques au cours des derniers 800 000 ans. Les gaz sont piégés pendant la compaction de la neige tombée sur l'inlandsis. Dans la neige en surface, aussi appelée névé, le réseau poreux interstitiel diminue jusqu'au pincement des pores qui piègent définitivement les gaz dans la glace. Cependant, le processus même de piégeage des gaz impacte l'enregistrement des signaux mesurés dans les carottes. L'interprétation de ces signaux demande de caractériser en quoi ils diffèrent de l'atmosphère passée. Le but de cette thèse est d'étudier deux effets altérant les enregistrements gaz des carottes, le piégeage par couches qui crée des irrégularités stratigraphiques et le lissage qui retire la variabilité rapide de l’enregistrement. Une attention particulière est portée sur les glaces de l'Antarctique de l'Est.Ce travail démarre avec l'étude multi-traceurs d'une carotte de névé forée au site de Lock-In en Antarctique de l'Est. Les résultats montrent que le bas du névé est un empilement hétérogène de strates se densifiant suivant une même évolution de leur réseau poreux. La stratification reflète simplement que certaines strates sont en avance (ou retard) dans leur densification, mais la fermeture des pores est similaire dans toutes les strates. Notamment, les strates contiennent toutes des quantités similaires de gaz, comme le montrent des mesures directes. Des mesures de chimie à haute-résolution montrent que les strates denses ont une haute conductivité liquide, suggérant que la stratification profonde du névé est due à une densification préférentielle induite par des impuretés.Ces connaissances sont appliquées pour étudier des variations centimétriques mesurées dans les signaux méthane des carottes de glace. Pour cette thèse, nous utilisons 6 nouveaux signaux méthane à haute résolution, mesurés dans des carottes d'Antarctique de l'Est à l'IGE. On montre que ces variations sont des artefacts dus aux irrégularités stratigraphiques causées par des strates denses se fermant en avance. Un modèle est proposé pour simuler la présence irrégulière de ces artefacts.Une nouvelle méthode est proposée pour estimer la distribution en âge des gaz dans les carottes, qui à l'origine du lissage des variations atmosphériques rapides. Elle peut être appliquée aux carottes de la dernière période glaciaire, et donne pour la première fois des indications quantitatives sur le lissage des signaux dans les carottes à très faible accumulation. Nos résultats montrent qu'en Antarctique de l'Est, le lissage est peu sensible au taux d'accumulation, et que plus d'information que prévu est préservée lors du piégeage.Enfin, nous présentons le développement d'un nouveau type de modèle micro-mécanique du névé. Son but est de simuler l'évolution des pores dans une strate de névé. Un tel modèle pourrait être utilisé pour contraindre le piégeage des gaz dans la glace, dans des conditions de période glaciaire.
Keywords: 550 Climat -- Observations Climate Climatologie -- Recherche Densification du névé Firn densification Glaciologie Glaciology Physics Physique Porosité Porosity
Programme: 1202
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Lucie Aulus-Giacosa. (2021). Spatio-temporal evolution of life history traits related to dispersal. Brown trout (Salmo trutta L.) colonization of the sub-Antarctic Kerguelen Islands. // Evolution de l'anadromie chez la truite commune (Salmo trutta) L. dans le cadre de l'expansion des populations introduites dans les îles Kerguelen..
Abstract: Grâce à ses capacités dispersives et adaptatives, la truite commune (Salmo trutta L.), poisson anadrome facultatif, est un bon candidat à la colonisation de nouveaux milieux. L'introduction de l'espèce dans les années 1950 dans les îles subantarctiques de Kerguelen fournit un modèle d'étude unique pour comprendre les causes et les mécanismes de la dispersion, grâce à l'étude des traits d'histoire de vie en lien avec la migration (e.g. croissance, âge à la migration). L'étude de leur évolution temporelle le long d'un front de colonisation est le cœur de ce travail de thèse. A travers l’étude des écailles recueillies dans le cadre de ce programme à long terme, les histoires de vie de près de 5000 poissons ont été reconstruites. Ce travail démontre l’importance de la méthodologie utilisée afin de reconstruire les traits de vie individuel. La modélisation de l’évolution de la croissance en eau douce, de la taille à l’âge et de l’âge à la première migration démontre que des processus évolutifs sont en œuvre dans les populations en expansion. Notamment, le ralentissement de la croissance avec le temps ainsi que la diminution de la taille à l’âge le long du front de colonisation laissent à penser que la capacité de dispersion diminue à mesure que les populations sont en marges de la zone d’expansion. L’évolution de la valeur seuil à la première migration confirme ce résultat, et illustre l’importance de la plasticité phénotypique et de l’adaptation locale dans le choix de la tactique migratoire. Toutefois, l’approche menée dans ce manuscrit se concentre sur l’évolution de la migration, et bénéficierait de l’étude de l’évolution conjointe des traits impliqués dans la valeur sélective (balance coûts-bénéfices), tels que la reproduction, ou la croissance en mer.
Programme: 1041
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Le Bohec C. (2020). Stratégies adaptatives et dynamique spatio-temporelle des populations de prédateurs marins face aux changements rapides de leur environnement.
Abstract: Dans le cadre des changements globaux attendus, il est urgent d’appréhender le devenir des écosystèmes et de la biodiversité qu’ils hébergent. L’étude des conséquences des fluctuations environnementales sur les traits phénotypiques des organismes, ainsi que celle des stratégies adaptatives et de la dynamique des populations qui en découle, sont fondamentales. Grâce au Observatoires du Vivant que je mets en place par le suivi électronique et/ou télémétrique de plusieurs espèces d’oiseaux marins des régions polaires/sub-polaires, mes recherches ont pour principal objectif la compréhension des processus écologiques et évolutifs qui façonnent les populations, et notamment les capacités d’adaptation des organismes face aux contraintes de leur environnement. Je m’intéresse à la plasticité phénotypique et aux mécanismes microévolutifs, deux processus par lesquels les traits phénotypiques au sein d’une population sont capables de s’ajuster aux changements du milieu. La dynamique spatio-temporelle des populations est traitée à différentes échelles, de la colonie aux écosystèmes. A l’interface entre l'écologie évolutive, la génétique et la dynamique des populations, mon projet favorise le développement de modèles mathématiques globaux. Ces derniers permettent de comprendre les liens existants entre les modifications survenant dans l’environnement et les trajectoires spatio-temporelles de ces populations. Les modèles prédictifs obtenus nous informent sur l’évolution de la composante biologique de l’océan Austral. Ils permettront à terme de mettre en place des stratégies de conservation et de gestion durables de la biodiversité et des ressources naturelles.
Programme: 137
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Tranchant Y.-T. (2022). Vers une meilleure exploitation de l’altimétrie côtière : apports combinés de la modélisation hydrodynamique à haute-résolution et des nouvelles techniques de cartographie du niveau marin par GNSS /// Towards a better use of coastal altimetry : contributions of hydrodynamic modelling and new GNSS techniques.
Abstract: La mesure du niveau de la mer par satellite a atteint un niveau sans précédent en termes de précision et de couverture spatio-temporelle. Ces observations nous ont permis d'améliorer notre compréhension de la dynamique à grande échelle des océans, mais leur exploitation reste un défi à l’approche de la côte, où les incertitudes liées à la marée océanique et aux fines échelles du géoïde sont plus importantes. L’objectif de cette thèse est de développer de nouvelles méthodologies s’appuyant sur les mesures mobiles du niveau de la mer par GNSS et la modélisation hydrodynamique afin de mieux exploiter les mesures altimétriques côtière et de préparer l’arrivée des futures missions. Lors d’une campagne menée avec le drone marin PAMELi en Juillet 2020 dans les Pertuis Charentais, une cartographie du niveau marin est réalisée le long d’un itinéraire préprogrammé. Cette cartographie est exploitée afin d’évaluer un modèle de marée sous une trace altimétrique, et démontrer le potentiel d’un drone pour étendre spatialement nos capacités de validation. Par la suite, on estime les pentes de géoïde dans la zone à partir du même jeu de données, en combinant mesures in-situ et modèle hydrodynamique. On montre que la modélisation des gradients de topographie dynamique permet d’améliorer la précision de la cartographie des pentes de géoïde. Ces deux études exploitent une méthodologie basée sur les différences aux points de croisement, et offrent des perspectives sur l'utilisation des drones marins dans le contexte de la future mission SWOT. Enfin, on présente une méthode de prédiction du trait de côte basée sur l’utilisation d’un MNT et du modèle hydrodynamique, appliquée aux passage Sentinel-3A afin d’évaluer l’impact des bancs découvrant sur la mesure altimétrique. Dans leur ensemble, ces travaux constituent un socle méthodologique qui permettra de mieux comprendre et utiliser les mesures altimétriques dans les environnements côtiers, et préparer l’arrivée de la future mission SWOT.
Keywords: Altimétrie côtière Coastal altimetry Drone marin Drones -- Mer GNSS Hydrodynamic modelling Littoraux -- France Localisation par satellites, Systèmes de Marine drone Mer -- Niveau -- Mesure Modélisation hydrodynamique
Programme: 688
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