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8 results on '"Alberto Baudena"'

1. Lagrangian betweenness: a measure of bottlenecks in dynamical systems with oceanographic examples

Author

Vincent Rossi, Ruggero Vasile, Alberto Baudena, Mick Follows, Cristóbal López, Sophie Clayton, Enrico Ser-Giacomi, Emilio Hernández-García, Agencia Estatal de Investigación (España), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), Simons Foundation, European Commission, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), 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), Old Dominion University [Norfolk] (ODU), German Research Centre for Geosciences - Helmholtz-Centre Potsdam (GFZ), Instituto de Fisica Interdisciplinar y Sistemas Complejos, and Ministerio de Economía y Competitividad (España)

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, Dynamical systems theory, Computer science, Science, Complex networks, General Physics and Astronomy, FOS: Physical sciences, Context (language use), Network theory, Lyapunov exponent, Dynamical system, 01 natural sciences, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Article, symbols.namesake, Betweenness centrality, 0103 physical sciences, 14. Life underwater, Statistical physics, 010306 general physics, Physics::Atmospheric and Oceanic Physics, Condensed Matter - Statistical Mechanics, 0105 earth and related environmental sciences, Marine biology, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Multidisciplinary, Statistical Mechanics (cond-mat.stat-mech), Physical oceanography, General Chemistry, Complex network, Fluid transport, Nonlinear Sciences - Chaotic Dynamics, Physics - Atmospheric and Oceanic Physics, Atmospheric and Oceanic Physics (physics.ao-ph), [SDE]Environmental Sciences, symbols, Chaotic Dynamics (nlin.CD)
Abstract

The study of connectivity patterns in networks has brought novel insights across diverse fields ranging from neurosciences to epidemic spreading or climate. In this context, betweenness centrality has demonstrated to be a very effective measure to identify nodes that act as focus of congestion, or bottlenecks, in the network. However, there is not a way to define betweenness outside the network framework. By analytically linking dynamical systems and network theory, we provide a trajectory-based formulation of betweenness, called Lagrangian betweenness, as a function of Lyapunov exponents. This extends the concept of betweenness beyond the context of network theory relating hyperbolic points and heteroclinic connections in any dynamical system to the structural bottlenecks of the network associated with it. Using modeled and observational velocity fields, we show that such bottlenecks are present and surprisingly persistent in the oceanic circulation across different spatio-temporal scales and we illustrate the role of these areas in driving fluid transport over vast oceanic regions. Analyzing plankton abundance data from the Kuroshio region of the Pacific Ocean, we find significant spatial correlations between measures of diversity and betweenness, suggesting promise for ecological applications., MJF and ES-R are very grateful for support from the Simons Foundation: the Simons Collaboration on Computational BIOgeochemical modeling of Marine EcosystemS (CBIOMES #549931 to MJF). C.L. and E.H-G acknowledge financial support from the Spanish State Research Agency through the Maria de Maeztu Program for Units of Excellence in R&D (MDM-2017-0711).

Published
2021

2. Fine-scale structures as spots of increased fish concentration in the open ocean

Author

Xavier Capet, Cédric Cotté, Enrico Ser-Giacomi, Francesco d'Ovidio, Alberto Baudena, Yves Cherel, Donatella D'Onofrio, Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), 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), Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences [MIT, Cambridge] (EAPS), Massachusetts Institute of Technology (MIT), CNR Institute of Atmospheric Sciences and Climate (ISAC), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Copernicus Institute of Sustainable Development, Environmental Sciences, Faculty of Geosciences, Centre d'Études Biologiques de Chizé - UMR 7372 (CEBC), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), CNES/TOSCA project LAECOS and BIOS-WOT, ANR-11-BSV7-0022,MyctO-3D-MAP,Distribution et habitats en trois dimensions des poissons-lanternes: utilisation conjointe de données fournies par leurs prédateurs, l'écho-intégration et la modélisation(2011), ANR-17-EURE-0006,IPSL-CGS,IPSL Climate graduate school(2017), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), and Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)

Subjects
0106 biological sciences, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Mesopelagic zone, Science, Fisheries, Physical oceanography, 01 natural sciences, Article, 14. Life underwater, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, 0105 earth and related environmental sciences, Trophic level, Apex predator, Marine biology, Multidisciplinary, Primary producers, 010604 marine biology & hydrobiology, Front (oceanography), Pelagic zone, Oceanography, %22">Fish , Environmental science, Medicine, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Scale (map)
Abstract

Oceanic frontal zones have been shown to deeply influence the distribution of primary producers and, at the other extreme of the trophic web, top predators. However, the relationship between these structures and intermediate trophic levels is much more obscure. In this paper we address this knowledge gap by comparing acoustic measurements of mesopelagic fish concentrations to satellite-derived fine-scale Lagrangian Coherent Structures in the Indian sector of the Southern Ocean. First, we demonstrate that higher fish concentrations occur more frequently in correspondence with strong Lagrangian Coherent Structures. Secondly, we illustrate that, while increased fish densities are more likely to be observed over these structures, the presence of a fine-scale feature does not imply a concomitant fish accumulation, as other factors affect fish distribution. Thirdly, we show that, when only chlorophyll-rich waters are considered, front intensity modulates significantly more the local fish concentration. Finally, we discuss a model representing fish movement along Lagrangian features, specifically built for mid-trophic levels. Its results, obtained with realistic parameters, are qualitatively consistent with the observations and the spatio-temporal scales analysed. Overall, these findings may help to integrate intermediate trophic levels in trophic models, which can ultimately support management and conservation policies.

Published
2021

3. Matching zooplankton abundance and environment in the South Indian Ocean and Southern Ocean

Author

Marine Robuchon, Claire Godet, Salomé Fabri-Ruiz, Alberto Baudena, Claire Lo Monaco, Sara Sergi, Boris Leroy, Ophélie Da Silva, Cédric Cotté, Philippe Koubbi, Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques (BOREA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), European Commission - Joint Research Centre [Ispra] (JRC), Centre d'Ecologie et des Sciences de la COnservation (CESCO), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), 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 de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB ), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Cycles biogéochimiques marins : processus et perturbations (CYBIOM), Sorbonne Université (SU), Laboratoire Ressources halieutiques Boulogne sur mer (LRHBL), Halieutique Manche Mer du Nord (HMMN), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), European Project: 692173,H2020-EU.3.6.,H2020-INT-INCO-2015,MESOPP(2016), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École pratique des hautes études (EPHE), Laboratoire Ressources halieutiques Manche Mer du nord, IFREMER Centre Manche Mer du Nord, (HMMN), and Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)

Subjects
0106 biological sciences, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Subtropics, Limacina, Aquatic Science, Oceanography, 01 natural sciences, Zooplankton, Pelagic ecosystem, Abundance (ecology), 14. Life underwater, Bioregionalization, Continuous Plankton Recorder, Southern Ocean, Indian Ocean, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, 0105 earth and related environmental sciences, Biomass (ecology), geography, geography.geographical_feature_category, biology, 010604 marine biology & hydrobiology, Pelagic zone, 15. Life on land, biology.organism_classification, Southern ocean, 13. Climate action, Archipelago, Indian ocean, Continuous plankton recorder, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
Abstract

International audience; Distinguishing regions based on the geographic distribution of both abiotic factors and living organisms is an old but still actual central issue for biogeographers. In the Southern Ocean, the few existing regionalization studies have been carried out either at very large scales or on the relatively small region around the Sub-Antarctic islands of Kerguelen and the Crozet archipelagos. However, regionalization studies at meso-scales (100–300 km) covering the Indian part of the Southern Ocean and adjacent South Indian Ocean are scarce. These waters, ranging from the Subtropical to the polar region, are home to large populations of well-studied top predators that depend on the biomass of less known mid-trophic level species such as zooplankton. To fill those gaps, our study aims at conducting bioregional analyses of this transition area at the meso-scale based on the distribution of abiotic factors and chlorophyll-a, and to investigate how the abundance of zooplankton varies across the bioregions identified. To that end, we first characterized epipelagic bioregions 30°S in the South Indian Ocean to 65°S in the Southern Ocean and from 40° to 85°E including the islands of Crozet, Kerguelen, Saint-Paul and New Amsterdam. We then determined whether these bioregions correspond to variations in the abundance of zooplankton collected by a Continuous Plankton Recorder. Finally, we analyzed which environmental parameters influence zooplankton abundance. Our analyses evidenced six regions, providing a synthetic overview of a contrasting environment. The spatial variability of zooplankton abundance was explained by most of the environmental variables used in the bioregionalisation and, to a lesser extent, by the bioregions. Copepods are abundant in the colder and physically-energetic regions associated with the Antarctic Circumpolar Current (ACC). Limacina and euphausids are both abundant in regions characterized by a high concentration of chlorophyll-a, although euphausids are also abundant in the subtropical region. This work represents a crucial step forward in the integration of living organism distribution in the regionalization of the Indian part of Southern Ocean and adjacent South Indian Ocean. This can, ultimately contribute to the optimization of marine conservation strategies.

Published
2020

4. Interaction of the Antarctic Circumpolar Current With Seamounts Fuels Moderate Blooms but Vast Foraging Grounds for Multiple Marine Predators

Author

Francesco d'Ovidio, Alberto Baudena, Cédric Cotté, Mathieu Ardyna, Sara Sergi, Stéphane Blain, Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), 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), Laboratoire d'Océanographie Microbienne (LOMIC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cnes OSTST Tosca project LAECOS, ANR-17-EURE-0006,IPSL-CGS,IPSL Climate graduate school(2017), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB)

Subjects
0106 biological sciences, open ocean seamounts, 010504 meteorology & atmospheric sciences, lcsh:QH1-199.5, Antarctic Circumpolar Current, pelagic hotspots, Seamount, Ocean Engineering, Aquatic Science, lcsh:General. Including nature conservation, geographical distribution, Oceanography, 01 natural sciences, Megafauna, Lagrangian approach, Phytoplankton, Bathymetry, 14. Life underwater, lcsh:Science, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, 0105 earth and related environmental sciences, Water Science and Technology, Trophic level, Global and Planetary Change, geography, geography.geographical_feature_category, 010604 marine biology & hydrobiology, phytoplankton blooms, Pelagic zone, Circumpolar star, 15. Life on land, 13. Climate action, Ocean color, Environmental science, lcsh:Q
Abstract

International audience; In the Antarctic Circumpolar Current region of the Southern Ocean, the massive phytoplankton blooms stemming from islands support large trophic chains. Contrary to islands, open ocean seamounts appear to sustain blooms of lesser intensity and, consequently, are expected to play a negligible role in the productivity of this area. Here we revisit this assumption by focusing on a region of the Antarctic Circumpolar Current zone which is massively targeted by marine predators, even if no island fertilizes this area. By combining high resolution bathymetric data, Lagrangian analyses of altimetry-derived velocities and chlorophyll a observations derived from BGC-Argo floats and ocean color images, we reveal that the oligotrophic nature of the study region considered in low chlorophyll a climatological maps hides in reality a much more complex environment. Significant (chlorophyll a in excess of 0.6 mg/m 3) phytoplankton blooms spread over thousands of kilometers and have bio-optical signatures similar to the ones stemming from island systems. By adopting a Lagrangian approach, we demonstrate that these moderate blooms (i) originate at specific sites where the Antarctic Circumpolar Current interacts with seamounts, and (ii) coincide with foraging areas of five megafauna species. These findings underline the ecological importance of the open ocean subantarctic waters and advocate for a connected vision of future conservation actions along the Antarctic Circumpolar Current.

Published
2020

5. Swirling in the ocean: Immature loggerhead turtles seasonally target old anticyclonic eddies at the fringe of the North Atlantic gyre

Author

Karen A. Bjorndal, Frederic Vandeperre, Alberto Baudena, Philippine Chambault, Alan B. Bolten, Marco Santos, Universidade dos Açores, Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), Archie Carr Center for Sea Turtle Research, University of Florida [Gainesville] (UF), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), and 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)

Subjects
0106 biological sciences, Gelatinous zooplankton, 010504 meteorology & atmospheric sciences, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Aquatic Science, 01 natural sciences, Outer core, Ocean gyre, Mesoscale eddies, Residence Time, 14. Life underwater, 0105 earth and related environmental sciences, geography, Caretta caretta, geography.geographical_feature_category, Azores archipelago, biology, Advection, 010604 marine biology & hydrobiology, Geology, Pelagic zone, biology.organism_classification, Drifter, Oceanography, Eddy, Anticyclone, Eddy cores Diving behaviour
Abstract

In a highly heterogeneous open ocean, swirling oceanographic structures such as eddies drive ocean productivity and aggregate many predators, including oceanic sea turtles. During early life, juvenile loggerhead turtles can spend more than a decade feeding on gelatinous zooplankton in the open ocean, but the way they use mesoscale eddies is still poorly understood. Here, we investigated the relationships between (1) the distribution and (2) the diving behaviour of immature loggerhead turtles of the North-East Atlantic and mesoscale eddies. For this purpose, 28 turtles were satellite tracked from the Azores archipelago. Using the Residence Time (RT) analysis as a proxy to identify high-use areas, the tracks and dive data of the turtles as well as drifter trajectories were analysed in relation to eddy characteristics, which include eddy radius, amplitude, type (cyclonic vs. anticyclonic), lifetime and region (inner core, outer core, periphery). The turtles dispersed widely using many distinct high-use areas. Although there were always more cyclones than anticyclones over the study region, the individuals seasonally associated more with the inner cores of old anticyclonic eddies, likely due to the higher productivity of decaying anticyclones. The comparison between passive drifters and turtles’ movements showed an active swimming behaviour from the turtles rather than a passive advection through currents. Three dive types were identified, and the one associated with the highest RT was characterized by dives of medium duration and depths in the inner cores of eddies. This study is the first to highlight strong affinities of oceanic loggerhead turtles for old anticyclonic eddies around the Azores, suggesting a greater complexity of these warm-core eddies that appear to be much more productive than cyclones.

Published
2019

6. Crossroads of the mesoscale circulation

Author

Francesco d'Ovidio, Alberto Baudena, Emilio Hernández-García, Cristóbal López, Enrico Ser-Giacomi, Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems [Mallorca] (IFISC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)-Universitat de les Illes Balears (UIB), Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) Sea Level Thematic Assembly Centre (SL-TAC) Ministerio de Economia y Competitividad Fondo Europeo de Desarrollo Regional through the LAOP project CTM2015-66407-P, European Commission, Ministerio de Economía y Competitividad (España), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), and Universitat de les Illes Balears (UIB)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)

Subjects
0106 biological sciences, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Meteorology, 010604 marine biology & hydrobiology, Ocean current, Mesoscale meteorology, Fluid Dynamics (physics.flu-dyn), Sampling (statistics), FOS: Physical sciences, Marine spatial planning, Ranging, [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph], Physics - Fluid Dynamics, Aquatic Science, Oceanography, 01 natural sciences, Identification (information), Physics - Atmospheric and Oceanic Physics, Phytoplankton, Atmospheric and Oceanic Physics (physics.ao-ph), Environmental science, 14. Life underwater, Focus (optics), Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract

Quantifying the mechanisms of tracer dispersion in the ocean remains a central question in oceanography, for problems ranging from nutrient delivery to phytoplankton, to the early detection of contaminants. Until now, most of the analysis has been based on Lagrangian concepts of transport, often focusing on the identification of features that minimize fluid exchange among regions, or more recently, on network tools which focus instead on connectivity and transport pathways. Neither of these approaches, however, allows us to rank the geographical sites of major water passage, and at the same time, to select them so that they monitor waters coming from separate parts of the ocean. These are instead key criteria when deploying an observing network. Here, we address this issue by estimating at any point the extent of the ocean surface which transits through it in a given time window. With such information we are able to rank the sites with major fluxes that intercept waters originating from different regions. We show that this allows us to optimize an observing network, where a set of sampling sites can be chosen for monitoring the largest flux of water dispersing out of a given region. When the analysis is performed backward in time, this method allows us to identify the major sources which feed a target region. The method is first applied to a minimalistic model of a mesoscale eddy field, and then to realistic satellite-derived ocean currents in the Kerguelen area. In this region, we identify the optimal location of fixed stations capable of intercepting the trajectories of 43 surface drifters, along with statistics on the temporal persistence of the stations determined in this way. We then identify possible hotspots of micro-nutrient enrichment for the recurrent spring phytoplanktonic bloom occurring here. Promising applications to other fields, such as larval connectivity, marine spatial planning or contaminant detection, are then discussed., This work is a contribution to the CNES/TOSCA projects LAECOS and BIOSWOT, and it was partly funded by the Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) Sea Level Thematic Assembly Centre (SL-TAC). C.L and E. H-G. acknowledge support from Ministerio de Economía y Competitividad and Fondo Europeo de Desarrollo Regional through the LAOP project (CTM2015-66407-P, MINECO/FEDER).

Published
2018
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7. The Gulf Stream frontal system: A key oceanographic feature in the habitat selection of the leatherback turtle?

Author

Simon Benhamou, Mathieu Brucker, Fabien Roquet, Philippine Chambault, Alberto Baudena, Etienne Pauthenet, Benoit de Thoisy, Rodrigue Crasson, Marc Bonola, Yvon Le Maho, Virginie Dos Reis, Damien Chevallier, Département Ecologie, Physiologie et Ethologie (DEPE-IPHC), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Meteorology, Stockholm University, Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), 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 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), Association Kwata, Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), 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 de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3), 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), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)

Subjects
0106 biological sciences, Satellite tracking, Mixed layer, Halocline, Aquatic Science, Oceanography, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, Dermochelys coriacea, Water column, Ocean gyre, 14. Life underwater, geography.geographical_feature_category, 010604 marine biology & hydrobiology, Post-nesting migration, North Atlantic, Sea-surface height, Diving behaviour, Gulf Stream, Sea surface temperature, Geography, 13. Climate action, Climatology, [SDE]Environmental Sciences, Thermocline
Abstract

Although some associations between the leatherback turtle Dermochelys coriacea and the Gulf Stream current have been previously suggested, no study has to date demonstrated strong affinities between leatherback movements and this particular frontal system using thorough oceanographic data in both the horizontal and vertical dimensions. The importance of the Gulf Stream frontal system in the selection of high residence time (HRT) areas by the North Atlantic leatherback turtle is assessed here for the first time using state-of-the-art ocean reanalysis products. Ten adult females from the Eastern French Guianese rookery were satellite tracked during post-nesting migration to relate (1) their horizontal movements to physical gradients (Sea Surface Temperature (SST), Sea Surface Height (SSH) and filaments) and biological variables (micronekton and chlorophyll a ), and (2) their diving behaviour to vertical structures within the water column (mixed layer, thermocline, halocline and nutricline). All the turtles migrated northward towards the Gulf Stream north wall. Although their HRT areas were geographically remote (spread between 80–30 °W and 28–45 °N), all the turtles targeted similar habitats in terms of physical structures, i.e. strong gradients of SST, SSH and a deep mixed layer. This close association with the Gulf Stream frontal system highlights the first substantial synchronization ever observed in this species, as the HRTs were observed in close match with the autumn phytoplankton bloom. Turtles remained within the enriched mixed layer at depths of 38.5±7.9 m when diving in HRT areas, likely to have an easier access to their prey and maximize therefore the energy gain. These depths were shallow in comparison to those attained within the thermocline (82.4±5.6 m) while crossing the nutrient-poor subtropical gyre, probably to reach cooler temperatures and save energy during the transit. In a context of climate change, anticipating the evolution of such frontal structure under the influence of global warming is crucial to ensure the conservation of this vulnerable species.

Published
2017

8. Frontal systems as mechanisms of fish aggregation

Author

Guido Boffetta, Francesco d'Ovidio, Silvia De Monte, Alberto Baudena, Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), 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 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), Processus de couplage à Petite Echelle, Ecosystèmes et Prédateurs Supérieurs (PEPS), 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)-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)), Dipartimento di Fisica [Torino], Università degli studi di Torino (UNITO), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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)-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)), Università degli studi di Torino = University of Turin (UNITO), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-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)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0106 biological sciences, 0303 health sciences, Mesopelagic zone, Ecology, Niche, Mesoscale meteorology, Pelagic zone, 01 natural sciences, Predation, 03 medical and health sciences, Geography, Phytoplankton, 14. Life underwater, Diffusion (business), [NLIN.NLIN-AO]Nonlinear Sciences [physics]/Adaptation and Self-Organizing Systems [nlin.AO], 030304 developmental biology, 010606 plant biology & botany, Trophic level
Abstract

In contrast to terrestrial environments, the open ocean has a dynamics whose timescales overlap with the demography of the organisms it hosts. In particular, the so-called meso- and submesoscale processes (1–100 km, days to weeks) have been shown to play a key role in structuring the distribution of phytoplankton, which forms the large majority of the base of the trophic chain (d’Ovidio et al., Proc Natl Acad Sci 107(43):18366–18370). However, how the (sub)mesoscale turbulence affects higher trophic levels, which have typically swimming capabilities, is largely not known. Here we explore the capability of frontal system to aggregate swimming organisms (fish) by analyzing an idealized model of the stretching region which is often found in between mesoscale vortices. The rationale behind this approach is that an optimal niche for fish, defined in terms of physical properties or prey availability, may shrink with time under the coupled effect of stretching and diffusion. If the shrinking speed is less than the fish swimming capability, fish schools originally dispersed over a wide region may move inside a smaller area, and therefore increase their local density. The model is parameterized for one of the most abundant mesopelagic fish, the myctophid (Irigoien et al., Nat Commun 5:1–10), particularly important in the Southern Ocean, using physical conditions representative of their environment.

Published
2015

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