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Le programme de recherche CEOS a permis à un grand nombre d'institutions de divers pays d'Amérique, d'Afrique et d'Europe de collaborer pour étudier dans une perspective comparative l'impact des changements climatiques sur les ressources en espèces pélagiques dans les différentes zones d'upwelling mondiales. Il est maintenant établi que la dynamique de ces stocks dépend très étroitement de l'environnement physique et des modifications des processus océanographiques. Les recherches ont porté plus spécialement sur la manière d'évaluer et de caractériser les changements observés en distinguant l'origine et l'échelle, globale ou locale, de ces phénomènes. Les changements climatiques sont décrits, analysés et comparés, leurs impacts sur les ressources pélagiques sont évalués, quelques scénarios d'évolution dorénavant identifiés sont présentés. Cet ouvrage, qui enrichit la connaissance des relations entre environnement et ressources, pourra être utilement mis à profit par les gestionnaires des pêches. (Résumé d'auteur)

International Symposium on Benguela - Opportunity, Challenge and Change, Univ Cape Town, Cape Town, SOUTH AFRICA, NOV, 2016; International audience; Otolith elemental signatures can be used to identify when individual or groups of fish are spending a significant amount of time in different environments. Elemental signatures of juvenile sardine Sardinops sagax caught in winter 2008 and 2009 around the coast of South Africa were measured using inductively-coupled plasma mass-spectroscopy. The otolith elemental signatures of 34 fish caught in 2008 and of 52 fish caught in 2009 were measured at the edge (to represent conditions 20-30 days prior to capture). Principal component analysis was used to visualise the relationships of individuals to each other, in terms of their otolith chemistry, in two-dimensional space, and multiple ANOVAs were used to investigate spatial and temporal variations among samples collected in 2008 and 2009. Significant differences among sites were found in MANOVAs, but the between-site differences varied among the elements. Magnesium concentration tended to decrease whereas barium concentration tended to increase from the west to the east coast. Barium indicate upwelling impact but for 2008 samples on the northern part of the west coast. Otolith microchemistry provides evidence of large and small-scale differentiation in sardine, but differences between years indicates that this is not necessarily temporally stable. The ocean off South Africa is a dynamic and variable environment and this is reflected in the inter-site, and also inter-annual, differences in elemental signatures of juvenile sardine.

The dynamics and seasonal variability of jet currents on the southern Benguela shelf-edge are investigated using a climatologically forced Regional Ocean Modelling System (ROMS) model. The jet is primarily forced by the intense horizontal gradients that exist across the southern Benguela shelf. These gradients are set up by nearshore cooling via the strongly seasonal upwelling regime and variable offshore warming by the advection of Agulhas waters. While the nearshore cooling is prevalent only during the spring and summer upwelling season, the offshore warming exists throughout the year. As a result intensified geostrophically adjusted currents exist throughout the year, particularly off the Cape Peninsula and Cape Columbine. However, the distinct shelf-edge jet features are most intense during upwelling seasons and extend, more or less continuously, from Cape Agulhas, the southern-tip of the continent, to Cape Columbine. The spring and summer jet off the Cape Peninsula reaches speeds of at least 0.7 m.s −1 , bifurcates as it moves northward. The branch that continues northward over the shelf goes on to feed the offshore branch of the Cape Columbine jet (over the 500 m isobath) and to a less extent the nearshore branch (over the 200 m isobath) that is locally enhanced by upwelling processes. During winter, the Cape Peninsula jet is more confined to the shelf region and goes on to feed the whole outer-shelf (200–500 m) region off and beyond Cape Columbine. An ageostrophic component associated with offshore non-linearities related to Agulhas influx causes the mean manifestation of the Cape Peninsula jet to broaden slightly (60 km) compared to its 40 km-wide geostrophic core which is situated over the 350 m isobath. The ageostrophic component is related to the generation of eddies that cause the isopycnals to flatten out.

A travers une approche comparative incluant douze régions d'upwelling des océans Atlantique, Indien et Pacifique, les stratégies de reproduction des sardines, anchois et sardinelles sont étudiées en relation avec les processus environnementaux majeurs affectant le succès du recrutement. Dans chaque région et pour chaque espèce considérée, une revue exhaustive de la littérature permet d'identifier les principales caractéristiques de la dynamique de reproduction. Les principales zones de ponte et les mois correspondant aux pics de la saison de reproduction sont ainsi identifiés. Les moyennes mensuelles de l'intensité de l'upwelling et de la vitesse du vent sont calculées dans chaque zone de ponte à partir de la base de données COADS (Comprehensive Ocean Atmosphere Dataset). Une comparaison des valeurs de ces paramètres environnementaux durant les pics de la saison de reproduction est effectuée entre les différentes zones d'upwelling étudiées. Au large du Pérou, la reproduction a lieu lorsque l'intensité de l'upwelling est maximale (1,8 m3/s/m). Au large du Maroc, la reproduction est décalée par rapport au processus d'upwelling (l'intensité de l'upwelling se situe dans l'intervalle 0,2-0,3 m3/s/m). Le long des côtes de la Namibie, du Chili et de la Californie, la ponte a lieu à des valeurs intermédiaires d'upwelling. Il apparaît que le calendrier de la reproduction des sardines, anchois et sardinelles, s'étale sur une large gamme d'intensité d'upwelling. Il n'y a pas de lien apparent entre l'occurrence du processus d'upwelling et celle des pics saisonniers de reproduction. Une analyse similaire est effectuée en utilisant les valeurs moyennes de la vitesse du vent durant les pics saisonniers de reproduction. Il en résulte que pour les sardines et sardinelles, la reproduction a lieu lorsque les moyennes mensuelles de la vitesse du vent sont comprises entre 5,3 à 6,1 m3/s/m pour dix des douze écosystèmes d'upwelling étudiés... (D'après résumé d'auteur)

L'élaboration d'une chaîne de traitement spécifique aux données infrarouge thermique des satellites de la série METEOSAT a été réalisée. L'abondance des données satellitales liées à la répétitivité des observations permet d'accéder à une résolution de 5 jours et 6 km, soit très en deçà des méthodes d'investigation utilisables en routine en océanographie côtière. La description spatio-temporelle précise et régulière de l'upwelling côtier de la Mauritanie à la Guinée est ainsi accessible depuis 1984. La zone étudiée est soumise à la très forte saisonnalité de l'upwelling côtier, lequel présente aussi de fortes anomalies interannuelles. La connaissance de la structure des champs thermiques superficiels permet de relier la position moyenne des zones de remontée à la topographie du plateau continental. La détermination de la TSM sur une bande continue centrée sur le maximum de résurgence permet le calcul d'indices d'upwelling spatialisés et de caractériser la dynamique saisoniière de l'upwelling à travers des paramètres tels que : intensité et durée mais aussi décalages saisonniers et progressivité des transitions saisonnières. A partir de l'exemple de #Sardina pilchardus$ au Sénégal, on émet l'hypothèse que ni l'intensité saisonnière moyenne, ni la précocité de l'upwelling ne permettent d'expliquer à eux seuls certaines migrations exceptionnelles de cette espèce, mais que la dynamique des transitions saisonnières semble également déterminante. (Résumé d'auteur)

Depuis 1966, les changements observés dans l'écosystème de Côte-d'Ivoire-Ghana sont décrits. Cet écosystème, aux caractéristiques spécifiques, apparaît comme unique dans l'ensemble plus vaste que représente l'écosystème du courant de Guinée auquel il appartient. L'analyse de différents jeux de données de température montrent que les deux upwellings saisonniers qui se produisent dans cet écosystème ont vu leur intensité changer, d'où résulte un moindre contraste entre leurs intensités respectives. L'intensité des pluies a décru tandis que celle des vents s'est accrue. Certains de ces changements environnementaux sont à mettre en parallèle avec des changements plus globaux. (Résumé d'auteur)

Le recrutement de l'anchois d'Afrique du Sud, #Engraulis capensis$, est étudié en fonction de deux indices environnementaux : les rendements en huile de poisson (mesurés par le rapport entre l'huile et la farine de poisson dans les usines de réduction de poissons pélagiques) et les vents du sud-est à Cape Point Lighthouse. La nature et le caractère approprié de ces indices sont discutés à l'aide de récentes analyses statistiques sur les rendements en huile et la modélisation des processus d'advection et leur action sur le recrutement de l'anchois. Le raisonnement afférent à ces relations est que de bons rendements en huile indiquent une bonne disponibilité en nourriture pour la croissance des anchois, tandis que de forts vents du sud-est procurent des conditions défavorables (froides et turbulentes) et un risque plus grand pour les oeufs et larves d'être transportés vers le large dans l'océan profond. En 1986, on pense qu'une intrusion des eaux provenant du courant des Aiguilles est susceptible d'avoir perturbé ces deux relations, mais elles restent cependant toujours significatives durant toute la période de temps considérée. Des relations non linéaires entre le recrutement de l'anchois et les vents du sud-est sont aussi présentées. (Résumé d'auteur)

Des modèles de flux trophiques de sous-systèmes productifs des quatre grands écosystèmes du bord est des océans, c'est-à-dire le courant de Humboldt devant le nord et le centre du Pérou (4-14°S), le courant nord du Benguela devant la Namibie (15-35°S), le courant des Canaries (12-25°N) devant le Sénégal et la Mauritanie, et le courant de Californie (28-43°N), sont construits afin de représenter les différents régimes de ces systèmes du milieu des années 60 au début des années 80. Les modèles sont analysés et comparés au moyen de l'analyse des réseaux de flux. La présente contribution synthétise les résultats d'une étude plus détaillée focalisée sur les cinq espèces dominantes : l'anchois, la sardine, le chinchard, le maquereau et le merlu, et sur la distinction entre effets locaux et globaux. Tandis que la structure générale des systèmes est similaire, les caractéristiques propres à la taille des systèmes sont spécifiques. Les systèmes sont presque tous inefficaces en termes de transfert d'énergie au travers du réseau trophique. Les productivités en petits pélagiques, de même que les conditions favorables pour elles, apparaissent de nature globale, tandis que les propriétés relatives aux poissons de taille moyenne ainsi que les effets d'inhibition de tous les autres groupes dominants de poisson apparaissent plus semblables à l'intérieur des systèmes. Les propriétés relatives au régime de pêche, c'est-à-dire à la mortalité par pêche, ou à la fraction de production primaire disponible et nécessaire pour maintenir les pêcheries, sont très fluctuantes d'un système ou d'un régime à l'autre. Une attention particulière est nécessaire pour analyser les séries temporelles de flux dans les compartiments planctoniques afin d'obtenir une compréhension plus détaillée des propriétés spécifiques de l'écosystème. (Résumé d'auteur)

Les stocks de sardines marocains atlantiques (#Sardina pilchardus$) ont connu des changements d'abondance et de distribution depuis les cinq dernières décennies. Un accroissement à long terme de l'intensité de l'upwelling côtier marocain entre les années 50 et le milieu des années 70 dû à l'accroissement de l'intensité des alizés est suggéré comme ayant induit cette fluctuation à long terme de la sardine. Les implications pour les pêcheries de sardine marocaine sont discutées. (Résumé d'auteur)

La productivité halieutique est analysée en relation avec cinq variables environnementales pour onze zones d'upwelling mondiales. Trois indices de productivité sont estimés à partir des statistiques de captures disponibles ; ils sont assimilés à la productivité en poisson d'un écosystème. Cinq variables environnementales sont considérées pour chaque zone d'upwelling : indices d'upwelling côtier et de turbulence, température de surface de la mer, surface et longueur du plateau continental. La taille d'un écosystème en elle-même n'explique pas la disparité observée entre les différentes productivités en poissons pélagiques des zones d'upwelling. Des méthodes régressives non paramétriques révèlent qu'une combinaison de plusieurs facteurs environnementaux est en effet nécessaire pour qu'une forte productivité en poisson soit réalisable. Les conditions optimales sont les suivantes : un fort indice d'upwelling (proche de 1,28 m3/s/m), une turbulence modérée (proche de 200-250 m3/s3), une température de surface moyenne (15-16°C) associés à un plateau continental relativement vaste (d'environ 100 000 km2). L'écosystème péruvien s'avère être le seul qui regroupe l'ensemble des conditions environnementales optimales. Le ou les facteurs environnementaux qui sont supposés limiter la productivité en poisson sont identifiés pour chacune des zones d'upwelling ; ils peuvent aider à prédire les éventuels changements consécutifs aux futurs événements climatiques. Les limites ainsi que les aspects tautologiques de cette analyse sont soulignés. (Résumé d'auteur)

Les pêcheries artisanales du Sénégal et du Ghana sont décrites et comparées. La structure des flotilles, les tendances des débarquements et la composition spécifique des captures sont analysées. Situées dans les zones d'upwelling d'Atlantique est, ces pêcheries tropicales multispécifiques, multiengins sont influencées par une forte composante environnementale. La variabilité et l'instabilité des ressources marines soulèvent le problème de l'interaction entre les dynamiques de l'environnemenet, des ressources renouvelables et des sociétés de pêcheurs. Les changements observés sur une décade sont interprétés sous l'angle de la dynamique du système d'exploitation. Les changements locaux et globaux sont abordés en termes de tactique et de stratégie de pêche qui permettent de décrire l'adaptabilité et la flexibilité des pêcheurs artisans aux fluctuations de leur environnement. (Résumé d'auteur)

Les évolutions des captures d'anchois (#Engraulis ringens$) et de sardine (#Sardinops sagas$) au nord du Chili et au Pérou sont analysées entre 1950 et 1993. Les variations d'abondance des deux espèces sont estimées en utilisant les captures par unité d'effort (CPUE) et comparées avec les estimations des VPA (Analyses Virtuelles des Populations). Les fluctuations environnementales sont analysées à partir des séries historiques de l'indice d'oscillation Sud, de la température de surface (SST), et des indices d'upwelling et de turbulence. Un modèle global est ajusté pour la pêcherie d'anchois au nord du Chili et au Pérou entre 1957 et 1977. Ce modèle explique les variations de CPUE en fonction de l'effort de pêche et de la SST introduite comme une fonction de la capacité biotique. Un modèle similaire est appliqué pour la sardine pour le nord du Chili entre 1975 et 1992. Ce dernier inclut la CPUE, l'effort de pêche et la SST en tant que fonction quadratique de la capacité biotique. Il est conclu que ces deux ressources furent intensivement exploitées et affectées par les changements environnementaux qui ont des effets négatifs sur la production. L'anchois se développe mieux dans un environnement relativement froid, tandis que la sardine montre une nette préférence pour des périodes chaudes, cependant qui ne soient pas aussi extrêmes que le El Nino 1982-83. (Résumé d'auteur)

Les mesures de SST côtières et les images dérivées du canal IR du satellite Météosat sont utilisées pour étudier l'évolution spatio-temporelle du petit upwelling devant la Côte-d'Ivoire. Les images TIR dérivées de Météosat donnent une image interprétable des dynamiques spatiales des upwellings devant la Côte-d'Ivoire. Les refroidissements sont détectés par les capteurs de Météosat parce qu'en général un ciel clair et une extension suffisante au large se produit. L'utilisation de Météosat apparaît satisfaisante pour localiser les zones de refroidissement devant la Côte-d'Ivoire. Le petit upwelling apparaît plus persistant dans la partie ouest que dans la partie est de la Côte-d'Ivoire. En dépit de son aspect local, l'utilisation des mesures de SST côtières peut être considérée comme un bon moyen pour détecter la présence de l'upwelling côtier. (Résumé d'auteur)

L'évaluation à long terme du stock du sprat #Sprattus sprattus$ L. pour la période 1957-1992 et du merlan #Merlangius merlangus euxinus$ de 1976 à 1992 en mer Noire a été effectuée par l'analyse des cohortes (VPA, analyse virtuelle des populations). Les relations entre les paramètres des stocks de poisson (recrutement, biomasse féconde et taux de mortalité) et des variables environnementales (vitesse du vent et durée des événements de vent d'ouest, température de la mer, activité solaire, biomasses du phyto- et du zooplancton) ont été analysées avec des modèles de régression. Une corrélation importante a été trouvée entre le recrutement du sprat et les données du vent d'ouest pour novembre-décembre et janvier-mars. Le vent d'ouest est responsable d'un upwelling côtier qui apparaît à certains endroits en fonction de la topographie. La remontée d'eau enrichie en éléments nutritifs et en matière organique, qui contribue aux taux de production, augmente dans ces régions. La contribution des autres variables est moins significative. L'importance d'analyser des données de meilleure qualité sur le plancton et sur le cténophore #Mnemiopsis maccradii$ est soulignée. (Résumé d'auteur)

La variabilité et les tendances observées dans certains séries temporelles d'environnement mesurées sur les côtes sénégalaises sont présentées. Depuis les années quatre-vingt, les vitesses des vents augmentent et, depuis 1988, les températures de surface de l'océan diminuent. Les nitrates, qui sont liés à la température, fluctuent de façon notable pendant les périodes d'upwelling. La salinité varie en fonction de nombreux facteurs, comme les pluies qui ont lieu durant la saison chaude. Les phosphates et la chlorophylle sont aussi variables selon les saisons et les années. Les aspects saisonniers sont prédominants pour la plupart des paramètres étudiés. (Résumé d'auteur)

Les dynamiques spatiales et temporelles des petits pélagiques côtiers de l'écosystème ivoiro-ghanéen et les changements dans la biologie des poissons sont examinés. Durant les deux dernières décennies l'abondance de la population de #Sardinella aurita$ est passée d'un état en déplétion à un état prospère. Ces changements drastiques n'apparaissent pas en conformité avec les précédentes connaissances acquises sur les espèces et les pêcheries de l'ouest du Golfe de Guinée. Cependant, le renforcement du petit upwelling apparaît comme la seule cause probable responsable des changements observés. (Résumé d'auteur)

Les données de captures d'une pêcherie industrielle établie au large du Sahara et de la Mauritanie permettent de décrire deux périodes de forte abondance et d'expansion de la sardine (#Sardina pilchardus$) vers le sud, ainsi que les changements concomittants qui se sont produits parmi les autres espèces pélagiques. Dans le milieu des années 70, les prises ont été multipliées par six jusqu'à dépasser 600 000 t en 1976-1977, puis elles ont diminué jusqu'à 200 000 t avant de retrouver en 1989-1990 le même niveau. Ensuite l'effort de pêche des pays de l'Est a été fortement réduit et la prise s'est effondrée. Les données de vent et de température de surface recueillies par les navires marchands montrent que chacune de ces expansions a suivi un renforcement de plusieurs années des alizés et de l'upwelling. Une hypothèse explicative est proposée, basée sur les schémas de circulation parallèle et perpendiculaire à la côte et sur le rapport des productions primaire et secondaire. Dans des situations d'upwelling intense et de forte advection vers le large, la production primaire l'emporte et peut alimenter de grandes populations de sardines phyto-planctonophages. Au contraire, dans les régions d'upwelling faibles, des contre-courants agissent comme des boucles de rétention et augmentent le temps de résidence des eaux au dessus du plateau, ce qui améliore le transfert de la production primaire vers le zooplancton et favorise donc les filtreurs de zooplancton (#Sardinella$, #Trachurus$) et les prédateurs (#Decapterus$, #Scomber$). Pendant les périodes de renforcement du vent, l'accroissement de la circulation vers le sud et l'intensification des upwellings d'Ekman modifie l'écosystème de telle façon que les sardines colonisent les eaux nouvellement remontées et étendent leur aire de répartion jusqu'au Sénégal. Cependant, dans les intervalles de relaxation, le déclin des sardines conduit à la dominance des sardinelles, chinchards et maquereaux... (D'après résumé d'auteur)

Un certain nombre de caractéristiques du réseau scientifique CEOS (climat du bord est des océans) sont énumérées et discutées : l'application de la méthode comparative, l'utilisation de techniques d'exploration dans le domaine non-linéaire, l'intégration des aspects biologiques-écologiques et socio-économiques au sein d'une même approche, mise en place de concepts de base (par exemple, la "triade") pour organiser une recherche pluridisciplinaire. D'une décennie à l'autre des changements drastiques peuvent être observés pour de nombreuses populations de poisson et cela est difficilement explicable avec les outils classiques développés en halieutique. Si, cependant, la synchronie apparente de ces fluctuations décennales reflète l'existence d'un véritable mécanisme causal, cela peut singulièrement simplifier le problème de la capacité prédictive. (Résumé d'auteur)

La base de données COADS (Comprehensive Ocean-Atmosphere Dataset) a été sélectionnée par CEOS pour analyser la variabilité climatique des zones d'upwelling mondiales au cours des quarante dernières années. Cette base de données rassemble 100 millions d'observations météorologiques de surface collectées par les navires marchands et d'autres plates-formes sur les océans du monde entier. La couverture est mondiale et les premières données remontent à 1854. Les principaux biais rencontrés lors de l'utilisation de COADS sont passés en revue. Les changements au cours du temps des méthodes de mesure sont à l'origine des erreurs les plus courantes, les variables concernées sont plus particulièrement la température de surface de la mer et le vent. Des modifications des modes de prélèvement et l'introduction de nouveaux instruments de mesure à la fin de la Seconde Guerre Mondiale sont à l'origine d'un changement abrupt dans les séries de température de surface de la mer à la fin des années quarante. Les données concernant le vent, récoltées par les navires marchands, sont de deux types : "estimées" visuellement à partir de l'état de la mer ou "mesurées" à l'aide d'un anémomètre. Jusqu'aux années cinquante, l'essentiel des données de vent était du type "estimées", aujourd'hui les données "mesurées" à l'aide d'un anémomètre sont prédominantes. Plusieurs exemples sont donnés afin d'illustrer les biais introduits dans les séries temporelles de vent, construites à l'aide de COADS, par l'augmentation régulière du nombre de données "mesurées" au cours des quarante dernières années. Les biais introduits par la prise en compte de données provenant de bouées météorologiques sont illustrés à partir de séries extraites devant les côtes de Californie... (D'après résumé d'auteur)

Des modèles Espace-Etat sont appliqués à des séries environnementales de la côte ouest de l'Amérique du Nord : tension méridienne du vent, température de surface (SST), salinité côtière (SSS) et niveau de la mer (SL). Ces modèles estiment de façon non paramétrique une tendance non linéaire, un signal saisonnier non stationnaire et statistiquement non déterministe et un terme autorégressif par la méthode du filtre de Kalman et du maximum de vraisemblance. Il est ainsi possible de séparer les signaux saisonniers des tendances à long terme. D'après A. Bakun, la tension méridienne du vent dans les écosystèmes d'upwelling aurait augmenté durant les dernières décennies probablement à cause de la tendance au réchauffement global. Le comportement de diverses séries saisonnières pendant la saison d'upwelling a été examiné dans la région de l'écosystème du courant de Californie où l'upwelling côtier est un processus dominant (32-40°N). L'évolution de la tension du vent, de la température de surface, de la salinité et du niveau de la mer montre que durant la saison d'upwelling d'avril à juillet, il y a une intensification systématique de l'upwelling. La tension méridienne du vent et la salinité présentent une forte augmentation dans le temps tandis que la température de surface et le niveau de la mer diminuent significativement. Le sens de ces évolutions correspond bien à une intensification de l'upwelling. Pour vérifier que ces résultats sont bien spécifiques de la composante saisonnière du modèle, la composante tendancielle et la moyenne des observations mensuelles sur la période avril-juillet ont également été examinées. Pour ce qui concerne la tension méridienne du vent, la tendance à long terme, tout comme la tendance saisonnière, vont dans le sens d'une augmentation... (D'après résumé d'auteur)

Dans cette étude, la dynamique de population de #Sardinella aurita$ dans la partie est du Venezuela et sa relation avec l'upwelling est analysée à partir d'un modèle global de production (utilisant le logiciel CLIMPROD) et une aproche analytique utilisant les longueurs (logiciel ELEFAN). A cause de la sous-exploitation du stock, le modèle retenu par CLIMPROD n'est pas validé par la méthode du "jackknife". Cependant une régression multiple des captures en fonction de l'effort et d'un indice d'upwelling permet d'établir la signification statistique de l'upwelling. Durant les dernières années de l'étude, il existe une tendance positive dans le recrutement et la biomasse exploitée ainsi qu'une tendance négative dans la biomasse parentale exploitée. Enfin, les relations entre les données de captures et d'efforts de pêche, les estimations des paramètres de population et les indices d'upwelling sont explorées par les analyses statistiques classiques et l'algorithme ACE. (Résumé d'auteur)