Modélisation de l'impact du Fer particulaire d'origine sédimentaire sur les cycles biogéochimiques marins

There are still substantial uncertainties in the iron biogeochemical cycle, including those related to the nature and magnitude of its external sources.Dissolved iron (dFe) is considered to be the most bioavailable form, which led to the underestimation of the role of particulate iron (pFe) as a potential source of dFe. Yet sediment resuspension releases more pFe than dFe. In this context, my thesis challenge the traditional view of the role of sedimentary inorganic particulate iron (pFeinorg) and proposes the first modeling of pFeinorg as a new external source of dFe. For this purpose, the PISCES numerical model has been adapted to take into account an additional iron flux based on a climatology of dynamics from the global NEMO-PISCES configuration at 2 degrees of resolution. Simulations highlight the sensitivity of phytoplankton biomass to the sedimentderived form of iron ; macronutrient limitations and iron limitations are considerably modified, as are coastal – open ocean chlorophyll gradients.The iron is more efficiently transported as a pFeinorg, allowing it to reach regions far from its source. Its accumulation and dissolution in the zones convergence zones would allow via downwelling to enrich the subsurface; in addition to this, the process of particle sinking. However, few studies have been conducted on these processes. Sensitivity tests have shown that the gain (no sinking velocity) or loss (relatively fast sinking velocity) of iron in the ocean or the preponderance of particulate iron over dissolved iron would be modulated by the dissolution rate. However the distribution of chlorophyll is better represented to the extent that the processes governing the distribution of pFeinorg and the dFe derived from it are jointly taken into account. One way to better represent the impact of iron on marine biogeochemical cycles would be to better constrain the processes associated with pFeinorg.Il existe encore des incertitudes importantes concernant le cycle biogéochimique du fer, sa nature et la quantification de ses sources. Ce fer dissous (dFe) est considéré comme étant la forme la plus biodisponible ce qui a induit la sous-évaluation du rôle du fer particulaire (pFe) comme une source potentielle de dFe. Pourtant, la remise en suspension des sédiments libère davantage de pFe que de dFe. Dans ce contexte, ma thèse remet en question la vision traditionnelle du rôle du fer particulaire inorganique sédimentaire (pFeinorg) et propose la première modélisation de ce dernier comme source externe de dFe. Le modèle numérique PISCES a donc été adapté pour tenir compte d’un flux supplémentaire de fer en s’appuyant sur une climatologie de la dynamique à partir de la configuration NEMOPISCES globale à 2 degrés de résolution. Les simulations mettent en exergue la sensibilité de la biomasse phytoplanctonique à la forme de fer provenant des sédiments ; les limitations en macronutriments et celles en fer sont considérablement modifiées, ainsi que les gradients côte–large de chlorophylle. Le transport plus efficace du fer en tant que pFeinorg permet d’atteindre des régions éloignées de sa source. Son accumulation et sa dissolution dans les zones de convergences induisent via downwelling l’enrichissement de la surbsurface ; à ceci s’ajoute le processus de chute de la particule. Cependant, ces processus demeurent peu étudiés. Les tests de sensibilité ont montré que le gain (absence de chute) ou la perte (chute rapide) en fer dans l’océan, ou encore la prépondérance du pFe sur le dFe seraient modulés par le taux de dissolution. En revanche, la distribution de la chlorophylle est mieux représentée dans la mesure où les processus qui régissent la distribution du PFeinorg et du dFe qui en dérive sont, de concert, pris en compte. Une manière de mieux représenter les répercussions du fer sur les cycles biogéochimiques marins, serait de mieux contraindre les processus liés au PFeinorg