La région Indo-Pacifique est une zone de convergence avec la plus grande biodiversité de l’océan mondial. Cependant, les modèles précédents n’étaient pas suffisamment raffinés pour résoudre la topographie complexe des détroits principaux.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Yin Baoshu de l’Institut d’océanologie de l’Académie chinoise des sciences (IOCAS) a construit un modèle physico-biogéochimique à haute résolution qui couvre toute la région indo-pacifique. Le modèle physique peut caractériser les processus multi-échelles de la dynamique océanique et reproduire les variations saisonnières du transport dans les détroits principaux.
L’étude a été publiée dans Journal of Geophysical Research: Océans le 29 octobre.
De grandes incertitudes existent dans un modèle d’écosystème, car les formes de fonction décrivant les processus biologiques sont déterminées empiriquement par l’observation. La précision de la dynamique biogéochimique dans la modélisation numérique dépend en grande partie du réglage des paramètres biologiques, qui doivent être spécifiquement réglés dans diverses régions. Généralement, des dizaines d’expériences de sensibilité doivent être menées pour optimiser un seul paramètre biologique.
Un modèle physico-biogéochimique se compose souvent de plusieurs paramètres clés avec des sensibilités élevées ; par conséquent, théoriquement, 10 000 expériences numériques ou plus sont nécessaires pour obtenir un ensemble de paramètres biologiques optimaux. De toute évidence, les ressources informatiques correspondantes sont inabordables lors de l’exécution d’un modèle physico-biogéochimique tridimensionnel et à haute résolution.
Ainsi, les chercheurs ont appliqué la méthode de perturbation optimale non linéaire conditionnelle (CNOP) dans une exécution de modèle physique-biogéochimique réaliste, qui a optimisé les paramètres dans un nombre remarquablement réduit d’expériences.
Sur la base des résultats améliorés du modèle, ils ont examiné les mécanismes physiques contrôlant la variation saisonnière des chlorophylles de surface dans la région du détroit de Lombok. La profondeur de la couche mixte variait considérablement et la dynamique océanique était hétérogène dans et en dessous de la couche mixte, de sorte que les résultats du budget de la couche mixte et de la profondeur fixe étaient différents et devraient être combinés pour discuter du mécanisme physique derrière.
Sous l’influence conjointe des ondes Kelvin équatoriales et du forçage local du vent, le courant côtier a varié et a affecté le transport des nutriments de façon semestrielle. Dans la couche mixte, l’eau à haute teneur en nutriments a été formée principalement par le transport Ekman offshore plutôt que par une remontée d’eau locale directe.
« Cette étude est la première simulation biogéochimique à haute résolution optimisée par la méthode CNOP », a déclaré le Dr Gao Guandong, premier auteur de l’étude.
« Notre recherche a dévoilé les mécanismes physiques de la productivité primaire élevée dans la région du détroit de Lombok. Elle a jeté les bases du modèle et de la théorie pour comprendre la grande biodiversité de la région indo-pacifique », a déclaré le professeur Yang Dezhou, auteur correspondant de l’étude.
Plus d’information:
Guandong Gao et al, Une étude de modélisation optimisée des paramètres biologiques des facteurs physiques contrôlant les efflorescences saisonnières de chlorophylle au large de la côte sud de l’île de Java, Journal of Geophysical Research: Océans (2022). DOI : 10.1029/2022JC018835