Thierry Moutin, Thibaut Wagener, Mathieu Caffin, Alain Fumenia, Audrey Gimenez, Melika Baklouti, Pascale Bouruet-Aubertot, Mireille Pujo-Pay, Karine Leblanc, Dominique Lefevre, Sandra Helias Nunige, Nathalie Leblond, Olivier Grosso, Alain de Verneil, 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), 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), 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), 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), LEFE-CYBER program (CNRS-INSU), CNES (BC T23, ZBC 4500048836), European FEDER fund project 1166-39417, ANR-14-CE01-0007,OUTPACE,Sequestration océanique du CO2 et fixation d'azote atmosphérique dans l'océan oligotrophe (campagne océanographique OUTPACE).(2014), 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 ), 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 ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -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 ), 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 ), ANR-14-CE01-0007,OUTPACE,Sequestration océanique du CO2 et fixation d’azote atmosphérique dans l'océan oligotrophe (campagne océanographique OUTPACE). ( 2014 ), 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), Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Surface waters (0–200 m) of the western tropical South Pacific (WTSP) were sampled along a longitudinal 4000 km transect (OUTPACE cruise, DOI: 10.17600/15000900) during the austral summer (stratified) period (18 February to 3 April 2015) between the Melanesian Archipelago (MA) and the western part of the SP gyre (WGY). Two distinct areas were considered for the MA, the western MA (WMA), and the eastern MA (EMA). The main carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P) pools and fluxes provide a basis for the characterization of the expected trend from oligotrophy to ultra-oligotrophy, and the building of first-order budgets at the daily and seasonal timescales (using climatology). Sea surface chlorophyll a well reflected the expected oligotrophic gradient with higher values obtained at WMA, lower values at WGY, and intermediate values at EMA. As expected, the euphotic zone depth, the deep chlorophyll maximum, and nitracline depth deepen from west to east. Nevertheless, phosphaclines and nitraclines did not match. The decoupling between phosphacline and nitracline depths in the MA allows for excess P to be locally provided in the upper water by winter mixing. We found a significant biological “soft tissue” carbon pump in the MA sustained almost exclusively by dinitrogen (N2) fixation and essentially controlled by phosphate availability in this iron-rich environment. The MA appears to be a net sink for atmospheric CO2, while the WGY is in quasi-steady state. We suggest that the necessary excess P, allowing the success of nitrogen fixers and subsequent carbon production and export, is mainly brought to the upper surface by local deep winter convection at an annual timescale rather than by surface circulation. While the origin of the decoupling between phosphacline and nitracline remains uncertain, the direct link between local P upper water enrichment, N2 fixation, and organic carbon production and export, offers a possible shorter timescale than previously thought between N input by N2 fixation and carbon export. The low iron availability in the SP gyre and P availability in the MA during the stratified period may appear as the ultimate control of N input by N2 fixation. Because of the huge volume of water to consider, and because the SP Ocean is the place of intense denitrification in the east (N sink) and N2 fixation in the west (N source), precise seasonal C, N, P, and iron (Fe) budgets would be of prime interest to understand the efficiency, at the present time and in the future, of the oceanic biological carbon pump.