Stuart Henry Larsen, Sandy P. Harrison, Shubha Sathyendranath, Sergio M. Vallina, Andrew G. Hirst, Corinne Le Quéré, R. Moriarty, Sévrine F. Sailley, Laurent Bopp, Nick Stephens, Séverine Alvain, Clare Enright, Richard J. Geider, Meike Vogt, Louis Legendre, Sophie Chollet, Richard B. Rivkin, Trevor Platt, Erik T. Buitenhuis, Olivier Aumont, Daniel J. Franklin, I. Colin Prentice, Université de Lille, Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Commission, Tyndall Centre for Climate Change Research, University of East Anglia [Norwich] (UEA), Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG) - UMR 8187 (LOG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord]), University of Essex, University of Essex, Colchester, Department of Biological Sciences [North Ryde], Macquarie University, Department of Ocean Sciences, Memorial University of Newfoundland = Université Memorial de Terre-Neuve [St. John's, Canada] (MUN), Plymouth Marine Laboratory (PML), Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics [ETH Zürich] (IBP), Department of Environmental Systems Science [ETH Zürich] (D-USYS), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)- Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Department of Marine Biology and Oceanography [Barcelone], Institute of Marine Sciences / Institut de Ciències del Mar [Barcelona] (ICM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), European Project: 282672,EC:FP7:ENV,FP7-ENV-2011,EMBRACE(2011), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Memorial University of Newfoundland [St. John's], Plymouth Marine Laboratory, and Department of Marine Biology and Oceanography
Le Quére, Corinne ... et al.-- 23 pages, 13 figures, 4 tables, supplement https://dx.doi.org/10.5194/bg-13-4111-2016-supplement, Global ocean biogeochemistry models currently employed in climate change projections use highly simplified representations of pelagic food webs. These food webs do not necessarily include critical pathways by which ecosystems interact with ocean biogeochemistry and climate. Here we present a global biogeochemical model which incorporates ecosystem dynamics based on the representation of ten plankton functional types (PFTs): six types of phytoplankton, three types of zooplankton, and heterotrophic procaryotes. We improved the representation of zooplankton dynamics in our model through (a) the explicit inclusion of large, slow-growing macrozooplankton (e.g. krill), and (b) the introduction of trophic cascades among the three zooplankton types. We use the model to quantitatively assess the relative roles of iron vs. grazing in determining phytoplankton biomass in the Southern Ocean high-nutrient lowchlorophyll (HNLC) region during summer. When model simulations do not include macrozooplankton grazing explicitly, they systematically overestimate Southern Ocean chlorophyll biomass during the summer, even when there is no iron deposition from dust. When model simulations include a slow-growing macrozooplankton and trophic cascades among three zooplankton types, the high-chlorophyll summer bias in the Southern Ocean HNLC region largely disappears. Our model results suggest that the observed low phytoplankton biomass in the Southern Ocean during summer is primarily explained by the dynamics of the Southern Ocean zooplankton community, despite iron limitation of phytoplankton community growth rates. This result has implications for the representation of global biogeochemical cycles in models as zooplankton faecal pellets sink rapidly and partly control the carbon export to the intermediate and deep ocean, C. Le Quéré and E. T. Buitenhuis were funded by UK-NERC projects NE/C516079/1 and NE/K001302/1, and European Commission project EMBRACE 282672. R. Moriarty was funded by EU FAASIS project MEST/CT/2004/514159. M. Vogt was funded by the Marie Curie Research and Training Network GREENCYCLES project MC-RTN-512464 and EUR-OCEANS project 282672