Session 2

Expression de la demande scientifique

Le comité de programme a identifié 5 domaines sur la base de « convergences d’usage » des équipements océanographiques ; des scientifiques utilisateurs confirmés ont été sollicités pour introduire la discussion sur leur domaine par le biais d’une présentation synthétique, puis pour animer les discussions à suivre.

Les géosciences

La compréhension de l'évolution géologique de la planète, l'identification des processus dynamiques associés aux changements globaux, la reconstruction des changements paléoclimatiques/océanographiques enregistrés dans les séries sédimentaires marines, l'étude des risques géologiques tels que les séismes, l'activité volcanique et les glissements sous-marins, ainsi que l'exploration géologique dédiée à la compréhension des processus et à la recherche de ressources minérales et énergétiques requièrent le développement et la mise en œuvre de moyens technologiques de toujours plus haute résolution pour une exploration quantitative et multi-échelle des domaines océaniques. Pour cela, des actions fortes sont nécessaires pour la mise en place :

  • de moyens navals pour une exploration multidisciplinaire ;
  • d'outils sismiques quantitatifs, tant de forte pénétration que de haute résolution ;
  • de véhicules sous-marins d'exploration grands fonds performants et d'une instrumentation adaptée;
  • d'instruments d'échantillonnage et de mesures in situ permettant l'étude et la surveillance multi-paramétrique des fonds marins (observatoires).
La physique de l’océan

On ne s’attend pas à de profonds changements pour les années à venir dans les équipements scientifiques des navires océanographiques en ce qui concerne l’océanographie physique. Si des progrès sont probables dans le domaine des capteurs ou des mesures de turbulence, il s’agit là d’équipements opérés par les équipes scientifiques et non rattachés aux navires.

Les besoins exprimés en équipement des navires concernent particulièrement deux domaines, la mise en œuvre en station de systèmes CTD/Rosette et d’autres instruments, et les enregistrements en continu de paramètres physiques.

Pour les CTD/Rosette on s’attend à une augmentation de taille et de poids qui implique une amélioration des treuils hydrologiques (nécessité d’amortisseurs de houle performants, d’une vitesse de filage et virage régulière et maîtrisée, de câbles plus résistants et multi-conducteurs) et des conditions de mise à l’eau (agrandissement et aménagement des coursives hydro et laboratoires humides, chariots hydrauliques). Le besoin de treuils supplémentaires équipés de câbles non-métalliques pour les mesures d’éléments traces va aussi s’accentuer. Le remplacement des systèmes XBT par des équipements de type « Underway CTD » doit aussi être examiné, en lien avec les besoins pour les sondeurs multifaisceaux. Les spécificités des déploiements de mouillages instrumentaux devront être mieux prises en compte dans l’aménagement de la plage arrière des navires.

Pour les mesures en route on peut proposer un remplacement progressifs des TSG par des systèmes de type Ferrybox, qui permettent d’obtenir plus de paramètres utiles à la physique et à la chimie. L’amélioration des mesures météo est aussi nécessaire : mesures de couche limite, d’irradiance, de précipitations sont à ajouter aux paramètres standards.

L’environnement profond

La recherche en environnement profond (géosciences, biologie, chimie…) et ses applications (ressources énergétiques et minérales, bio-ressources, étude d’impact…) passe par une étape incontournable d’exploration menée à différentes échelles via des engins sous-marins.

Depuis quelques années, l’exploration locale par cartographie haute résolution près du fond (bathymétrie, imagerie acoustique, colonne d’eau, mosaiques photos)  a pris beaucoup d’importance. Elle permet de préparer les plongées d’observation directe et d’échantillonnage pour la cartographie fine des différents ensembles géologiques et des différents types d’habitats.   Actuellement  une stratégie d’exploration multi-échelle n’est pas possible  au-delà de 3000 m en raison des limitations des engins autonomes disponibles en France. En raison de cette limitation, des campagnes océanographiques récentes ont mis en œuvre à la fois le ROV VICTOR et un AUV 6000 m étranger. Par ailleurs, l’utilisation conjointe et simultanée de plusieurs engins sous-marins (e.g., ROV+AUV ou plusieurs AUVs), testée récemment, démontre qu’une optimisation des temps navire ainsi qu’ une acquisition plus efficace des données est possible par rapport au mode d’opération actuel des engins sous-marins de l’IFREMER.

Le challenge, dans ce domaine d’intervention profonde, du  dimensionnement  des engins jusqu’à 6000 m, du développement de leurs fonctions exploratoires (géophysique, vidéo et photo pour les AUVs), de l’intégration de nouveaux outils multi-capteurs d’observations et de mesure, de la cohérence et la convergence d’utilisation des dispositifs (modularité, standardisation inter-engins),  permettra  sans nul doute de mener des campagnes d’exploration et d’échantillonnage encore plus efficaces et riches scientifiquement tout en optimisant l’utilisation des temps navire. La réflexion doit également porter sur les moyens de prélèvements (opération des navettes/ascenseurs et/ou autres dispositifs sur câble durant les plongées ROV, grabs, forages) et les capacités d’emport.

Ce challenge repose donc beaucoup sur une mise en cohérence des profondeurs d’intervention (6000m) entre les engins sous-marins et sur leur utilisation simultanée et complémentaire afin d’optimiser le temps au fond.

L’halieutique - Ecosystèmes marins - Biodiversité

Des campagnes halieutiques de surveillance sont menées selon des protocoles standardisés, parfois depuis 30 ans, pour collecter des indices d'abondance et de biomasse des populations de poissons. Depuis une quinzaine d'années ces campagnes se sont étoffées. Elles produisent désormais des indicateurs écosystémiques et collectent des données sur plusieurs compartiments écologiques dont le phyto- et zooplancton, les œufs et larves de poisson, le benthos, les oiseaux et mammifères marins. La mise en œuvre de la DCSMM, Directive-Cadre Stratégie pour le Milieu Marin, implique de renforcer cette démarche notamment car de nombreux dispositifs de suivi des écosystèmes sont rattachés aux campagnes halieutiques.

En parallèle, il y a une demande croissante de campagnes écosystémiques ne ciblant pas spécifiquement des ressources exploitées mais dont l'objectif est la compréhension des processus écologiques.

Ces deux types de campagnes requièrent des équipements destinés à optimiser les travaux menés à bord, en automatisant, simplifiant et accélérant les prélèvements et mesures actuelles et en permettant la récolte de plus de données plus diversifiées. Elles nécessitent également  des équipements novateurs pour l’observation des processus physiques, biogéochimiques et écologiques. Les pistes envisagées portent par exemple sur :

  • l'installation de dispositifs compacts et intégrés capables de fournir plusieurs types de données là où des équipements distincts sont aujourd'hui utilisés. Cela pose ainsi la question de la faisabilité de combiner les actuels dispositifs CUFES et les systèmes de pompage d’eau de mer aux outils d’acquisition automatique de type zoocam et flowcam;
  • la transmission d’importants volumes de données à terre, y compris les données d'acoustiques voire de vidéo sous-marine, afin de permettre leur traitement par des équipes à terre, ce qui pourrait être à la fois plus efficace et moins cher;
  • la mise en place de postes informatisés pour le traitement de la capture des engins de pêche sur l'ensemble des navires réalisant des campagnes halieutiques.
  • la mise en place de nouveaux outils d’acquisition des données acoustiques, notamment des systèmes large bande (sondeurs EK 80), donnant accès à un continuum de tailles dans les organismes détectés, du zooplancton aux prédateurs supérieurs ; systèmes acoustiques multifaisceaux (sondeur et sonar) et couplage de l’acoustique halieutique et physique (ADCP).
  • des développements méthodologiques pour accompagner ces évolutions technologiques.
  • l’acquisition de chaluts méso-pélagiques déployés sur une ou plusieurs funes pour l’échantillonnage de communautés biologiques non exploitées par l’homme (micronecton : échelons trophiques intermédiaires).
La biogéochimie

Les campagnes de Biogéochimie sont des campagnes pluridisciplinaires qui nécessitent le déploiement de nombreux instruments : rosettes « classique » et « propre », mouillages instrumentaux, pompes in-situ, filets à plancton, carottiers, poisson pour prélèvement d’eau de mer de surface, flotteurs autonomes,…

La maintenance et l’amélioration des systèmes de mise à l’eau de ces instruments sont essentielles. Les besoins rejoignent ici ceux de l’Océanographie Physique avec l’amélioration des treuils hydrologiques et des conditions de mise à l’eau.

Le système de prélèvement propre pour les éléments traces vient d’être acquis récemment (treuil + câble + rosette + bouteilles Go-Flo), mais il faut veiller à sa maintenance et à son évolution : par ex., le câble (80K€) doit être renouvelé tous les 5 ans environ, en fonction de son utilisation. Par ailleurs, il est indispensable de s’équiper d’un container supplémentaire « propre » spécifique pour les prélèvements des éléments traces. Le container actuel ne peut accueillir que 12 bouteilles simultanément alors que la rosette est équipée de 24 bouteilles. Il est également impératif de remplacer à court terme le container radio-isotopes. Les radioéléments permettent des études de processus à fine échelle qui se développent de plus en plus in-situ. De plus, les équipements internes de certains bateaux (Atalante par ex.), tels que les réfrigérateurs ou les congélateurs, doivent être améliorés.

Les analyses en continu et à haute fréquence sont une priorité du Global Ocean Observing System. Il est important pour la communauté des biogéochimistes d’obtenir un container dédié aux mesures haute fréquence en continu. Ce container doit être doté d'un système de prélèvement propre, de type pompe téflon auto-amorçante, adapté à tous les navires de la flotte (Suroît, Thalassa, Atalante, PP ?).

Pour le déploiement et le développement d’instruments de type poisson à remorquer, il faut surveiller que les circuits sont compatibles avec des prélèvements propres et que le système de mise à l’eau est adapté. 

Il est par ailleurs crucial de progresser sur les capteurs permettant des mesures d’éléments traces et sur ceux permettant de quantifier les particules dans la colonne d'eau. Ces capteurs aideront grandement à équiper des sites instrumentés pour des séries temporelles.

Enfin, il y a une nécessité d’obtenir pour les études longues en milieu côtier un bateau de type Suroît, à la fois pour l’observation à long terme de type MOOSE, ou pour les études couplées physique-biogéochimie. Il apparait également que l’Alis est régulièrement sous dimensionné pour le rôle qu’on veut lui faire jouer dans le Pacifique.

La sous-utilisation du Suroît actuelle pourrait être partiellement résolue si, comme l’Alis, le Suroît émargeait dans les deux commissions Flotte Hauturière et Côtière.