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7 results on '"Mohamed Labiadh"'

1. Compositional data analysis (CoDA) as a tool to evaluate a new low-cost settling-based PM10 sampling head in a desert dust source region

Author

Yangjunjie Xu-Yang, Fabrice Monna, Jean-Louis Rajot, Béatrice Marticorena, Mohamed Labiadh, Rémi Losno, and Gilles Bergametti

Subjects
Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Sampling (statistics), Mineralogy, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, Volumetric flow rate, Aerosol, Settling, Mass concentration (chemistry), Particle, Environmental science, Compositional data, Chemical composition, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract

This paper presents a new sampling head design and the method used to evaluate it. The elemental composition of aerosols collected by two different sampling devices in a semi-arid region of Tunisia is compared by means of compositional perturbation vectors and biplots. This set of underused mathematical tools belongs to a family of statistics created specifically to deal with compositional data. The two sampling devices operate at a flow rate in the range of 1 m3 h−1, with a cut-off diameter of 10 µm. The first device is a low-cost laboratory-made system, where the largest particles are removed by gravitational settling in a vertical tube. This new system will be compared to the second device, a brand-new standard commercial PM10 sampling head, where size segregation is achieved by particle impaction on a metal surface. A total of 44 elements (including rare earth elements, REEs, together with Al, As, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Rb, S, Sc, Se, Sr, Ti, Tl, U, V, Zn, and Zr) were analysed in 16 paired samples, collected during a 2-week field campaign in Tunisian dry lands, close to source areas, with high levels of large particles. The contrasting meteorological conditions encountered during the field campaign allowed a broad range of aerosol compositions to be collected, with very different aerosol mass concentrations. The compositional data analysis (CoDA) tools show that no compositional differences were observed between samples collected simultaneously by the two devices. The mass concentration of the particles collected was estimated through chemical analysis. Results for the two sampling devices were very similar to those obtained from an online aerosol weighing system, TEOM (tapered element oscillating microbalance), installed next to them. These results suggest that the commercial PM10 impactor head can therefore be replaced by the decanter, without any measurable bias, for the determination of chemical composition and for further assessment of PM10 concentrations in source regions.

Published
2021
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2. Comparison between eddy‐covariance and flux‐gradient size‐resolved dust fluxes during wind erosion events

Author

Béatrice Marticorena, Sylvain Dupont, B. Khalfallah, Christel Bouet, Gilles Bergametti, Royston Fernandes, Mohamed Labiadh, J.‐l. Rajot, Eric Lamaud, Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA), Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA (UMR_7583)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut des Régions Arides (IRA), ANR-15-CE02-0013,WIND-O-V,Erosion éolienne en présence de végétation éparse(2015), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)

Subjects
Atmospheric Science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, dust flux, Field experiment, Eddy covariance, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 010501 environmental sciences, Atmospheric sciences, 01 natural sciences, Physics::Geophysics, Atmosphere, Flux (metallurgy), Earth and Planetary Sciences (miscellaneous), Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, wind erosion, flux-gradient, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, 0105 earth and related environmental sciences, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Geophysics, 13. Climate action, Space and Planetary Science, [SDE]Environmental Sciences, Erosion, Particle, Environmental science, Aeolian processes, eddy-covariance, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, Particle counter
Abstract

International audience; Estimating accurately dust emission flux during aeolian erosion events is crucial for quantifying the amount of dust in the atmosphere. The rare existing field experiments quantifying such flux were mainly performed using the flux-gradient (FG) method. Here, we present the first intercomparison of the size-resolved dust fluxes estimated by both the FG and the eddy-covariance (EC) methods during several erosion events. Both methods were applied simultaneously during the WIND-O-V (WIND erOsion in presence of sparse Vegetation)'s 2017 field experiment over an isolated erodible bare plot in South Tunisia. Overall, both methods predict similar dust fluxes for particle smaller than about 4 μm. For coarser particles, the EC method predicts a smaller dust flux than the FG method. Factors explaining this difference are discussed such as the different sampling heads used by the dust particle counters of both methods, or the possible weakening of the constant dust flux layer at the location of the upper dust particle counter of the FG method. This intercomparison highlights the difficulties and advantages of each method as well as their complementarity.

Published
2021
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3. Chapter 4. Air quality and climate in the Mediterranean region

Author

Mohamed Labiadh, Karine Sartelet, Matthias Beekmann, Houcine Khatteli, Régina Zbinden, Antoine Waked, Juliette Lathière, Gilles Bergametti, Marc Mallet, Fatma Öztürk, Jean-Baptiste Renard, Rezak Alkama, Philippe Ricaud, Maud Leriche, Barbara D’Anna, Vincent Michoud, Paola Formenti, Uri Dayan, Corinne Jambert, Eric Hamonou, Catherine Liousse, Valérie Gros, Claire Delon, Charbel Afif, Agnès Borbon, José Nicolas, Benoît Laurent, Stéphane Sauvage, Francesco Forastiere, Massimo Stafoggia, Myriam Mrad Nakhlé, Karine Desboeufs, Wehbeh Farah, Laurent Menut, Marie Monier, Pierre Durand, Isabella Annesi-Maesano, Alcide Di Sarra, Thérèse Salameh, Pierre Nabat, Sylvain Mailler, Carla Ancona, Fabien Solmon, Christel Bouet, Christophe Boissard, Michaël Sicard, Augustin Colette, Nikolaos Mihalopoulos, Nadine Locoge, Sabine Darras, Jean Sciare, Karine Sellegri, Fatima Benaïssa, Jean-Louis Rajot, Sébastien Dusanter, François Dulac, and Cécile Débevec

Subjects
Mediterranean climate, Environmental science, Water resource management, Air quality index
Published
2016
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4. Erosion éolienne dans les régions arides et semi-arides africaines : processus physiques, métrologie et techniques de lutte

Author

Christel Bouet, Mohamed Labiadh, Gilles Bergametti, Badie Attoui, Benoit Laurent, Beatrice Marticorena, Jean Rajot, Houcine Khatteli, Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA (UMR_7583)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Institut des Régions Arides (IRA), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (IEES (UMR_7618 / UMR_D_242 / UMR_A_1392 / UM_113) ), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris), Abdourhamane Toure, A. (ed.), Bergametti, G. (ed.), Bielders, C. (ed.), Bouet, Christel (ed.), Callot, Y. (ed.), Dupont, S. (ed.), Khatteli, H. (ed.), Labiadh, M.T. (ed.), Marticorena, B. (ed.), Rajot, Jean-Louis (ed.), Valentin, Christian (ed.), Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and bergametti, gilles

Subjects
SURFACE DU SOL, VENT, SOL CULTIVE, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, HUMIDITE DU SOL, ETUDE REGIONALE, AEROSOL, TRAVAIL DU SOL, METEOROLOGIE, ETAT DE SURFACE DU SOL, MODELISATION, [SDU.ENVI] Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, EROSION EOLIENNE, PRATIQUE CULTURALE, [SDE.MCG] Environmental Sciences/Global Changes, ERODIBILITE DU SOL, DEGRADATION DU SOL, ANALYSE QUANTITATIVE, ANALYSE MATHEMATIQUE, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, UTILISATION DU SOL, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

Les régions arides du sud de la Tunisie sont des zones naturellement très sensibles à l'érosion éolienne. Non seulement les précipitations dans ces régions sont faibles (inférieures à 200 mm), mais les sols sont fins, sableux et peu profonds, c'est-à-dire facilement érodables par le vent. L'utilisation de nouvelles techniques agricoles à la place des techniques traditionnelles a conduit à une augmentation de l'érosion éolienne dans ces régions. Par exemple, l'augmentation croissante de l'utilisation de la déchaumeuse à disques a eu d'importantes conséquences sur la dégradation des champs en modifiant la structure des sols et les caractéristiques de leur surface. Le présent travail de modélisation est centré sur la quantification de la déflation éolienne à l'échelle du sud tunisien en vue de déterminer en particulier les zones les plus sensibles à ce phénomène pour des objectifs de diagnostic et de stratégie de lutte efficace contre l'érosion éolienne. Les flux d'érosion éolienne sur le sud de la Tunisie ont été simulés pour l'année 2008 à une résolution de 10 km x 10 km en prenant en compte le type d'usage des sols et les pratiques agricoles associées à l'aide du modèle d'érosion éolienne Dust Production Model (DPM, Marticorena et Bergametti [1995] ; Alfaro et al. [1998]). Afin de prendre en compte les différents types d'outils agricoles utilisés sur le domaine étudié, les paramétrisations du seuil et du flux d'érosion éolienne en fonction des caractéristiques des billons de labour (hauteur et espacement) développées par Kardous et al. [2005a ; b] ont été intégrées au DPM. [...]

Published
2015

5. Vers une quantification de l'érosion éolienne des sols labourés dans le sud tunisien

Author

Mohamed Labiadh, Gilles Bergametti, Christel Bouet, Houcine Khatteli, Mounir Abichou, Institut des Régions Arides (IRA), Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA (UMR_7583)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des oliviers, Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (IEES (UMR_7618 / UMR_D_242 / UMR_A_1392 / UM_113) ), bergametti, gilles, Abdourhamane Toure, A. (ed.), Bergametti, G. (ed.), Bielders, C. (ed.), Bouet, Christel (ed.), Callot, Y. (ed.), Dupont, S. (ed.), Khatteli, H. (ed.), Labiadh, M.T. (ed.), Marticorena, B. (ed.), Rajot, Jean-Louis (ed.), Valentin, Christian (ed.), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)

Subjects
[SDE] Environmental Sciences, physical process, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, soil losses, [SDU.ENVI] Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, érosion éolienne, [SDE.MCG] Environmental Sciences/Global Changes, sud tunisien, processus physique, [SDE]Environmental Sciences, southern Tunisia, wind erosion, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, pertes en sol brutes
Abstract

International audience; La Tunisie, par sa situation géographique, possède un climat diversifié dominé par l'aridité. Globalement, les trois quarts du pays sont menacés par la désertification, les milieux arides de la Tunisie méridionale et centrale et les milieux semi-arides de la Dorsale et d'une partie du Tell septentrional étant plus particulièrement concernés. Ces terres du sud tunisien, au-dessous de l'isohyète 200 mm an-1 , connaissent de sérieux problèmes d'ensablement qui résultent de la sévérité des conditions climatiques et d'un mode d'exploitation inapproprié des ressources naturelles qui est à l'origine de la vulnérabilité du couvert végétal naturel et des sols. Par ailleurs, le labour des sols sensibles à l'érosion éolienne pour des pratiques de céréaliculture et de culture des oliviers est à l'origine de l'amplification de ce phénomène au cours des dernières décennies. Le but de cette étude est d'utiliser les résultats de trois expériences menées à l'échelle de la parcelle dans le sud tunisien, pour quantifier l'érosion éolienne sur des surfaces agricoles, pour tester la capacité d'un outil de modélisation numérique à reproduire les flux en masse mesurés. L'approche adoptée repose sur des paramétrisations reliant le flux horizontal de particules aux dimensions géométriques des sillons. La validation expérimentale de cette approche est basée sur différentes expériences de terrain menées sur des parcelles travaillées avec différents outils de labour. Les résultats montrent un bon accord entre simulations et observations. Mots-clefs : érosion éolienne, processus physique, pertes en sol brutes, sud tunisien

Published
2015

6. Particle size distributions of South Tunisian soils erodible by wind

Author

Gilles Bergametti, Badie Attoui, Saâd Sekrafi, Mohamed Labiadh, Institut des Régions Arides (IRA), Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA (UMR_7583)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Tunisia, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Population, Soil science, 01 natural sciences, soil, size distribution, [SDU.STU.GM]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geomorphology, wind erosion, education, Geomorphology, 0105 earth and related environmental sciences, Earth-Surface Processes, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, education.field_of_study, Wind power, business.industry, 04 agricultural and veterinary sciences, 15. Life on land, Grain size, Geophysics, Particle-size distribution, Soil water, 040103 agronomy & agriculture, Erosion, 0401 agriculture, forestry, and fisheries, Aeolian processes, Particle size, business, Geology
Abstract

International audience; 180 samples representative of surface soils erodible by wind were collected in South Tunisia to retrieve their grain size distribution. Dry sieving using 13 sieves was favour to preserve as much as possible the soil aggregates in their natural state. Two different methods were used to characterize the grain size distribution; the φ method of moments and the use of a combination of log-normal statistical functions. Both methods underline the ubiquitous and dominant presence of a very fine sand population (around 100 µm in diameter), very well sorted (σ=1,23) which corresponds to the grain size range for which the wind energy required for initiating the aeolian erosion is minimum. This clearly suggests that most of the soils in South Tunisia have the potential to be easily eroded by wind. However, in about 1/3 of the samples mainly those located in Dahars and in the vicinity of mountains, a secondary population of coarse grains (1500 µm in diameter) is also observed. This coarse mode could significantly reduce the wind erosion of the soils where it is present by covering a part of the surface and by limiting the efficiency of the wind transfer to the surface.

Published
2011
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7. Large clean mesocosms and simulated dust deposition: a new methodology to investigate responses of marine oligotrophic ecosystems to atmospheric inputs

Author

S. Tran, François Dulac, Cécile Guieu, J.-M. Grisoni, Thibaut Wagener, Stéphane Blain, Céline Ridame, E. Bon Nguyen, J.-M. Dominici, Mohamed Labiadh, F. Louis, Karine Desboeufs, Elvira Pulido-Villena, Christian Brunet, Institut méditerranéen d'océanologie ( MIO ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Toulon ( UTLN ) -Aix Marseille Université ( AMU ) -Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie Atmosphérique Expérimentale (CAE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA (UMR_7583)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Océanographie Microbienne (LOMIC), Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Institut des Régions Arides (IRA), Parc Naturel Régional de Corse, ANR-07-BLAN-0126,DUNE,a DUst experiment in a low Nutrient, low chlorophyll Ecosystem(2007), Laboratoire d'océanographie de Villefranche ( LOV ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] ( LSCE ), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines ( UVSQ ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire inter-universitaire des systèmes atmosphèriques ( LISA ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 ( UPEC UP12 ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques ( LOCEAN ), Muséum National d'Histoire Naturelle ( MNHN ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'Océanographie Microbienne ( LOMIC ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Stazione Zoologica 'A. Dohrn', Institut des Régions Arides de Médenine ( IRA ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Institut des Régions Arides de Médenine (IRA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN)

Subjects
0106 biological sciences, [ SDU.OCEAN ] Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Biogeochemical cycle, 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], lcsh:Life, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Mineral dust, 010501 environmental sciences, CHEMICAL-COMPOSITION, 01 natural sciences, Mesocosm, [ SDU.STU.GP ] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], [ PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH ] Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], OCEAN, SAHARAN DUST, lcsh:QH540-549.5, SIZE DISTRIBUTION, Ecosystem, 14. Life underwater, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, Earth-Surface Processes, 0105 earth and related environmental sciences, Hydrology, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, 010604 marine biology & hydrobiology, WESTERN MEDITERRANEAN SEA, IRON, lcsh:QE1-996.5, Biogeochemistry, AEROSOL, OPTICAL-PROPERTIES, 15. Life on land, NEGEV DESERT, lcsh:Geology, lcsh:QH501-531, Deposition (aerosol physics), 13. Climate action, MINERAL-DUST, Environmental science, Seeding, lcsh:Ecology, Microcosm
Abstract

Intense Saharan dust deposition occurs over large oligotrophic areas in the Mediterranean Sea and in the Tropical Atlantic, and its impact on the biogeochemical functioning of such oligotrophic ecosystems needs to be understood. However, due to the logistical difficulties of investigating in situ natural dust events, and due to the inherent limitations of microcosm laboratory experiments, new experimental approaches need to be developed. In this paper, we present a new experimental setup based on large, clean mesocoms deployed in the frame of the DUNE (a DUst experiment in a low-Nutrient, low-chlorophyll Ecosystem) project. We demonstrate that these tools are highly relevant and provide a powerful new strategy to in situ studies of the response of an oligotrophic ecosystem to chemical forcing by atmospheric deposition of African dust. First, we describe how to cope with the large amount of dust aerosol needed to conduct the seeding experiments by producing an analogue from soil collected in a source area and by performing subsequent appropriate physico-chemical treatments in the laboratory, including an eventual processing by simulated cloud water. The comparison of the physico-chemical characteristics of produced dust analogues with the literature confirms that our experimental simulations are representative of dust, aging during atmospheric transport, and subsequent deposition to the Mediterranean. Second, we demonstrate the feasibility in coastal areas to installing, in situ, a series of large (6 × 52 m3) mesocosms without perturbing the local ecosystem. The setup, containing no metallic parts and with the least possible induced perturbation during the sampling sequence, provides an approach for working with the required conditions for biogeochemical studies in oligotrophic environments, where nutrient and micronutrients are at nano- or subnano-molar levels. Two, distinct "seeding experiments" were conducted by deploying three mesocosms serving as controls (CONTROLS-Meso = no addition) and three mesocosms seeded with the same amount of Saharan dust (DUST-Meso = 10 g m−2 of sprayed dust). A large panel of biogeochemical parameters was measured at 0.1 m, at 5 m and 10 m in all of the mesocosms and at a selected site outside the mesocosms before seeding and at regular intervals afterward. Statistical analyses of the results show that data from three mesocosms that received the same treatment are highly reproducible (variability < 30%) and that there is no significant difference between data obtained from CONTROLS-Meso and data obtained outside the mesocosms. This paper demonstrates that the methodology developed in the DUNE project is suitable to quantifying and parameterizing the impact of atmospheric chemical forcing in a low-nutrient, low-chlorophyll (LNLC) ecosystem. Such large mesocosms can be considered as 1-D ecosystems so that the parameterization obtained from these experiments can be integrated into ecosystem models.

Published
2010
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