The variability of Lagrangian transport in the southern Benguela Current upwelling system

This study analyses the physical mechanisms that impact Lagrangian pathways and transport in the southern Benguela upwelling system (SBUS), an environment in which currents are key components of many important ecological processes, including the dispersal of marine larvae. Physical advection by currents is an important mechanism for egg and larvae transport success in the SBUS since the spawning areas and recruitment areas are separated by a long distance. Numerical model simulations of the SBUS coupled with particle tracking experiments are used to investigate Lagrangian pathways between the Cape Peninsula (34°S) and St Helena Bay (32°S) and how they are linked to the oceanic circulation. Transport success, given by the ratio of the number of particles that reach St Helena Bay over the total number of particles released, is used quantify the alongshore connectivity between the two regions. We have identified and quantified the following physical drivers: (i) Benguela Jet, (ii) offshore Ekman transport, (iii) inner shelf poleward current, (iv) mesoscale eddies to be responsible for the spatial and temporal variability of the alongshore connectivity. The Benguela Jet was found to be the dominant driver of the connectivity at both seasonal and interannual timescales. Moreover, the presence of anti-cyclonic eddies near the shelf-edge negatively impact transport success by advecting particles into the open ocean. The opposite occurs with shelf-edge eddies as they transport particles onshore onto the shelf and the Benguela Jet. These findings will provide a valuable information for the future studies on the role of the physical drivers that impact transport of larvae and eggs.
Cette étude a pour cadre le système d'upwelling côtier du Benguela sud (SUBS) dans lequel l'advection par les courants marins influe sur de nombreux processus biologiques. Le rôle de ces courants est exacerbé par la séparation géographique existant entre les zones de ponte et de nurserie de plusieurs populations de poissons marins. Des simulations numériques basées sur un modèle hydrodynamique du SUBS sont exploitées à l'aide d'outils lagrangiens pour identifier les trajectoires suivies par des particules entre la péninsule du Cap (34°S) et la baie de Sainte-Hélène (32°S) et pour explorer les liens entre ces trajectoires et la circulation océanique. Le rapport entre le nombre de particules atteignant la baie de Sainte-Hélène et le nombre total de particules relâchées est utilisé pour quantifier la connectivité entre les deux régions. Plusieurs processus physiques importants sont identifiés : (i) le Benguela jet, (ii) le transport d'Ekman vers le large, (iii) le courant s'écoulant vers le sud dans la bordure littorale et (iv) les tourbillons à mésoéchelle. Le Benguela jet est le mécanisme dominant la connectivité aux échelles de temps saisonnières et interannuelles. Le rôle contrasté des tourbillons océaniques suivant leur localisation et leurs caractéristiques a également été documenté. L'identification de ces processus physiques et la quantification de leurs impacts sur la connectivité entre les zones de ponte et de nurserie dans le SUBS sont des résultats qui vont indéniablement contribuer dans de futurs travaux à cerner le rôle des processus d'advection sur la survie larvaire et sur la dynamique des populations marines dans cet écosystème.