Etude prospective en vue de la mise en place d un observatoire en milieu profond sur le Canyon de Lacaze-Duthiers
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- Charles Moreau
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1 Observatoire Océanologique de Banyuls-sur-mer Centre National de la Recherche Scientifique CNRS-DR-13 Université Pierre et Marie Curie (UPMC) Etude prospective en vue de la mise en place d un observatoire en milieu profond sur le Canyon de Lacaze-Duthiers QuickTime et un décompresseur sont requis pour visionner cette image. Chef de mission : Renaud Vuillemin Responsable scientifique : Philippe Lebaron Banyuls-sur-mer, le 6 mai 2008
2 Implanté sur la Côte Vermeille depuis 1882, le laboratoire ARAGO est l une des plus anciennes stations marines de France et d Europe. Ecole interne de l Université Pierre et Marie Curie (UPMC) et Observatoire des Sciences de l Univers (OSU) depuis 1985, le laboratoire ARAGO est un lieu privilégié pour l étude de la biologie marine et de l océanologie. Cette station marine, comme le disait le Professeur Grassé lors du centenaire du laboratoire en 1982, présente dans son voisinage immédiat une exceptionnelle diversité de biotopes marins qui s étendent de la bande littorale jusqu aux canyons profonds situés à proximité à moins de 30 km du laboratoire. Le Laboratoire Arago s'est engagé depuis sa création dans la voie de l'observation en articulation avec ses propres activités de recherche. En 1997, le Service d'observation du Laboratoire Arago (SOLA) est créé au sein de l UMS Il est aussi intégré au Service National d'observation en Milieu LITtoral (SOMLIT) qui a permis d'initialiser un suivi à long terme dans le cadre d'un protocole de mesures physico-chimiques commun à plusieurs stations du littoral français. Ces mesures sont réalisées à Banyuls à une station fixe SOLA située à 0,5 mille de l'observatoire (42 29'300 N E), à la verticale de fonds sablo-vaseux et par 27m de profondeur. La localisation privilégiée de l'observatoire à la sortie sud ouest du golfe du Lion (Fig. 1) et les résultats obtenus au cours de 2 programmes de recherche ont permis d étendre ce dispositif et d'initialiser une radiale d'observation de 3 environnements contrastés à la sortie du golfe du Lion. Ainsi, le dispositif d observation a été complété en mai 2005, par la station POLA (Plateau Observatoire Laboratoire Arago) à 5 milles au large de l Observatoire (42 28'300 N 03 15'500 E, fond d environ 95m). En plus de son positionnement sur le plateau continental qui permet de suivre le découpage entre les eaux de surface et de fond, cette station permet également des observations sur la formation des eaux denses. Pour compléter le dispositif vers la zone du large, influencée par le courant Nord Méditerranée, des mesures préalables dans une zone plus au large (environ 20 milles) sur la variabilité hydrologique et la biodiversité bactérienne ainsi qu un suivi mensuel de ces paramètres depuis 2003, ont mis en évidence une variabilité haute fréquence représentative des échanges entre le plateau continental et le courant Nord. C est ainsi qu a été choisi le site MOLA (Microbial Observatory Laboratoire Arago) qui se situe sur le flanc nord du canyon Lacaze-Duthiers à 19 milles de la côte ( N 03 32'468 E, fo nd d environ 600m). Ces stations supplémentaires (POLA et MOLA) sont suivies selon le même protocole analytique que celui de la station SOLA du SOMLIT. Figure 1 : localisation de la radiale d'observation des 3 stations de l'observatoire La station MOLA est le site de référence de cette proposition car elle possède l avantage d être suivie de façon mensuelle depuis 2005 et doit devenir prochainement un observatoire instrumenté autonome long terme et haute fréquence transmettant les données en temps réel.
3 Le laboratoire Systématique Adaptation Evolution (SAE, incluant AMEX Adaptation aux Milieux EXtrèmes, UMR 7138) partenaire de cette opération, a une activité très originale et novatrice concernant l étude des bois coulés dans le cadre du programme BOA (Bois coulés et Organismes Associés). Les bois coulés sont rencontrés à toutes les profondeurs, particulièrement autour des îles, avec de plus fortes densités devant les estuaires et dans les bassins d accumulation sédimentaire. Les substrats végétaux d origine terrestre et les bois coulés sont très répandus et paraissent importants en terme de quantité de matière et de surface disponible. Ils pourraient permettre le développement d écosystèmes durables et jouer un rôle écologique majeur dans le domaine profond. Si aucune étude intégrée de ces milieux n a encore été menée jusqu à présent, des recherches préliminaires, indiquent que la faune des bois coulés présente un fort degré de spéciation. Ces études ont mis en évidence des parentés entre certains taxons des bois coulés et ceux des sources hydrothermales et des suintements froids. Ainsi les apports organiques que représentent les bois coulés, permettraient de créer in situ un milieu réducteur issu de la dégradation bactérienne des substrats, facilitant la colonisation d organismes chimiosynthétiques. Les thèmes de recherche actuellement en cours au niveau français et européens dans ce domaine (le GDRE CNRS DIWOOD et le programme EURODEEP ESF) sont : les processus de colonisation des bois coulés incluant l analyses des phases de développement et de dispersion larvaire, l analyse des interactions organismes/substrat, et également l analyse de la réponse des organismes aux fluctuations environnementales. Le laboratoire Arago dispose a proximité d un environnement exceptionnel avec une réserve naturelle protégée en cours d évolution vers un parc marin. Cette zone marine est caractérisée par un plateau continental relativement court et un talus qui sont parfaitement adaptés à de l expérimentation sur des fonds allant de 50 à 500 mètres, puis elle se caractérise par la présence de canyons profonds (>1000m) facilement accessibles par le navire de station. Le Laboratoire ARAGO souhaite y développer un site d expérimentation et d observation du milieu profond qui soit accessible pour les équipes de Banyuls, de l Université Pierre et Marie Curie et de l Université de Perpignan mais aussi susceptible d attirer les chercheurs européens. Les retombées pour les équipes sont potentiellement très importantes via l attraction de partenaires européens. Les organismes qui seront isolés en milieu profond, notamment les microorganismes, font l objet d un partenariat industriel et sont susceptibles de générer des retombées importantes dans le domaine des biotechnologies et de l industrie pharmaceutique. Cette station expérimentale permettra de renforcer la collection internationale de microorganismes développée au laboratoire de Banyuls mais également les collections d organismes du laboratoire et du Muséum National d Histoire Naturelle. L ensemble des laboratoires concernés est intéressé par l étude de la biodiversité encore mal connue des écosystèmes profonds de la méditerranée en relation avec la dynamique sédimentaire au niveau des canyons situés en sortie du Golfe du Lion. Cet intérêt est renforcé par le fait que la Méditerranée est un modèle réduit d un bassin océanique qui subit des changements environnementaux globaux et amplifiés, déjà mesurables dans les eaux de surface et qui affecteront, à moyen terme, les organismes vivants en profondeur. L inventaire des espèces se développant dans un écosystème donné, est une première tâche essentielle, mais elle sera suivie de l étude des aspects fonctionnels de la biodiversité, notamment centrée sur la question de l installation d une communauté d organismes dans un environnement profond en fonction du substrat disponible. Les menaces grandissantes d'exploitation des grands fonds (ressources naturelles, pêche grand fond etc.) exigent qu un état de référence des communautés marines soit acquis. Ces approches permettront d acquérir des connaissances fondamentales sur les variations sub-annuelles, interannuelles et décennales que subissent les écosystèmes marins ainsi que d établir des liens avec des processus géologiques et océanographiques et ce, sur plusieurs années. Finalement, à plus long terme, elles permettront de mettre en évidence d éventuels impacts anthropiques. Pour cela une étude prospective de la zone ciblée est à faire, l utilisation d un véhicule télé opéré de type ROV est essentielle tant pour le repérage et la prospection que pour la collecte d échantillons en profondeur. La réalisation des expériences et observations nécessite l utilisation d un tel véhicule pour pouvoir choisir précisément les sites et parcourir rapidement des surfaces pour identifier les biotopes et les communautés. D autre part l intérêt de la station MOLA de Banyuls est de pouvoir avoir une fréquence d accès et d analyse aux expérimentations déployées in situ, être un milieu référent en Méditerranée, avoir une infrastructure d observatoire pluridisciplinaire et enfin assurer la surveillance des conditions environnementales de transfert particulaire à proximité du fond.
4 L utilisation d un ROV pouvant être déployé sur des fonds jusqu à 1000m nécessite une infrastructure et une logistique qui n est pas compatible avec l utilisation du NEREIS II (navire armés par le CNRS- INSU à disposition à Banyuls) pour les opérations à la mer de déploiement. C est pourquoi la proposition de la COMEX, décrite ci dessous a été retenue pour la réalisation de cette étude : Mise à disposition de moyens navals et sous-marins 1. Récapitulation des besoins L observatoire océanologique de Banyuls désire effectuer une campagne d observation des fonds marins au large de BANYULS dans des fonds pouvant aller jusqu à 850 m de profondeur. Le présent document présente l offre de COMEX pour la mise à disposition du navire MINIBEX et des équipements associés pour effectuer cette campagne en mer. 2. Réponse au besoin Pour cette opération, COMEX propose la mise en oeuvre du navire océanographique MINIBEX. Navire océanographique MINIBEX SPECIFICATIONS DU NAVIRE MINIBEX Longueur 30 mètres Largeur 7 mètres Tirant d'eau 2,5 mètres en charge Vitesse maximum 10 noeuds Déplacement en charge 125 tonnes Jauge brute 147 UMS Construction Alliage aluminium AG4 MC "Positionnement dynamique" Via 2 propulseurs Schottel "PUMPJETS" Propulsion principale 2 moteurs diesel MAN (400 CV unitaire 1800tr/min.) ROV Super Achille (Remote Operated Vehicle) capable de travailler jusqu à 800 mètres Portique Portique hydraulique basculant et multifonctions (sous-marin, engins "ROV", sonars remorqués,charges lourdes) Capacité 5.5 tonnes en mode basculant, 8 tonnes en mode fixe Classification Bureau Véritas I 3/3 (-) Pavillon Français (RIF) Annexe Semi-rigide coque en V moteur de 60 CV
5 SPECIFICATIONS DU ROV SUPER ACHILLE Le MINIBEX dispose à poste d un ROV de type SUPER ACHILLE et de son ensemble TMS intégré. Sa conception fait du SUPER ACHILLE un ROV d observation extrêmement polyvalent. Il est particulièrement maniable, fiable, stable et puissant malgré un encombrement et un poids (80kg) minime. Selon les besoins, des outils spécifiques peuvent être adaptés sur son bras. Il permet d assurer : la recherche, l inspection, l observation, les prélèvements, la prise de vues sous-marines, l assistance de plongeurs ou d engins immergés, diverses manipulations etc Ce ROV est capable d intervenir en opération jusqu à 800 m depuis le MINIBEX. Plus qu un engin sous-marin, le SUPER ACHILLE est un ensemble complet constitué de : 1 treuil de manutention hydraulique : celui-ci contient respectivement 1100 m de câble électroporteur sur le JANUS et 800 m sur le MINIBEX. Sa résistance à la rupture est de 15 tonnes (diam : 20 mm). 1 cage : il s agit du «garage» du véhicule ROV, grâce auquel ce dernier est acheminé jusqu à sa profondeur de travail. Cette cage est reliée à la surface par le câble électroporteur décrit ci-dessus. 1 véhicule ROV et sa laisse : cette laisse est constituée d un câble coaxial flottant dans l eau d une longueur de 60 m. 1 régie de surface composée des différents éléments de contrôle et des moniteurs vidéo. L ensemble forme un Tether Management System (TMS). Tether Management System (TMS)
6 Le TMS permet d opérer le ROV à des profondeurs impossibles à atteindre en plongée dite «libre» (ou free swimming) et permet d atteindre ces profondeurs en un temps très court (1000 m une dizaine de minutes à descendre). Même dans le cas de profondeurs moyennes ou faibles, la présence d un TMS offre bien plus de possibilités par rapport à un ROV libre. Il n est à aucun moment limité par le poids de sa laisse ; celleci est flottante et a comme point de départ la cage. On évite donc les inconvénients liés aux grandes longueurs de laisse nécessaires pour conduire un ROV «libre» (longueur, prise au courant, poids ). Doté d un transpondeur communicant avec la base acoustique du navire de surface, la position et les trajectoires du ROV sont suivies en temps réel depuis les écrans de contrôle du navire. Associé au positionnement dynamique du bâtiment, ce système permet de demeurer à poste à la verticale de la zone d intervention et d effectuer un travail de grande précision en toute sécurité. Le SUPER ACHILLE est un système complet comprenant en standard une série d instruments tels que : 1 caméra Pan & Tilt 1 caméra fixe 1 sonar 1 altimètre 1 sondeur 1 bras 3 fonctions 1 bras de travail 5 fonctions (option) En surface, l interface est assurée par : 3 écrans vidéos qui retransmettent les images émises depuis la cage et le ROV (1 vidéo pour la cage + 2 vidéos pour le ROV), l écran de contrôle des paramètres : sonar, poussée des moteurs, navigation, profondeur un écran «navigation»matérialisant le déplacement du ROV par rapport au navire, le tout sur un fond de carte marine numérisée un enregistreur vidéo (DVCAM, SVHS ou DVD) le pupitre de commande géré par le pilote Ecran de contrôle du Super Achille Entre la localisation grâce aux moyens de recherche du navire (sonar, multifaisceaux ) l identification et le traitement, la cible acquise n est jamais perdue de vue. Toutes les images transmises en temps réel sont enregistrées et peuvent être incrustées des données du site (Position, cap, profondeur, ). Les coordonnées absolues (Format WGS84 ou autre selon demande) ainsi que la profondeur, l heure et la date sont incrustées en temps réel sur l image vidéo. Cela permet une relecture des bandes optimisée et un reporting facilité.
7 Prise de vue d éléments immergés Généralités : Pour cette mission, les prestations COMEX incluent le navire MINIBEX, ses moyens sous-marins de prospection ou d intervention et son personnel naviguant et opérationnel. Un chef de mission COMEX assurera l interface entre l équipage et les représentants de l observatoire océanologique de Banyuls. Pour information, l'affrètement du navire est régi par un document type Charter party. Ce document est disponible en annexe 2. Dates et zone de travail: Dernière semaine de Mai ou première de Juin 2008, en fonction des conditions météo, au large de Banyuls à des profondeurs pouvant aller jusqu à m. JOUR 1 Mobilisation + Transit MARSEILLE-BANYULS JOUR 2 Opérations JOUR 3 Opérations JOUR Opérations JOUR 5 Démobilisation + Transit BANYULS-MARSEILLE
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