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First Evidence of Anoxia and Nitrogen Loss in the Southern Canary Upwelling System

Authors :
Siny Ndoye
Pierre-Amaël Auger
Philippe Estrade
Julien Brajard
Alban Lazar
Eric Machu
François Baurand
Xavier Capet
Patrice Brehmer
Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Physique de l'Atmosphère et de l'Océan Siméon Fongang (LPAO-SF)
École Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP)
Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)-Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)
Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO)
Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
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Océan et variabilité du climat (VARCLIM)
Instrumentation, Moyens analytiques, Observatoires en Géophysique et Océanographie (IMAGO)
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV)
Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
AWA (01DG12073E, http://www.awa‐project.org)
International joint Laboratory ECLAIRS
European Project: 603521,EC:FP7:ENV,FP7-ENV-2013-two-stage,PREFACE(2013)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
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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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-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)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Geophysical Research Letters, Geophysical Research Letters, 2019, 46 (5), pp.2619-2627. ⟨10.1029/2018GL079622⟩, Geophysical Research Letters (0094-8276) (American Geophysical Union (AGU)), 2019-03, Vol. 46, N. 5, P. 2619-2627, Geophysical Research Letters, American Geophysical Union, 2019, 46 (5), pp.2619-2627. ⟨10.1029/2018GL079622⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

The northeastern Atlantic hosts the most ventilated subsurface waters of any eastern boundary upwelling system, while coastal upwelling source waters are slightly above hypoxic levels. Anoxic conditions have previously been found offshore inside mesoscale eddies whose core waters undergo oxygen consumption for many months. Based on circumstantial in situ observations, this study demonstrates that the Senegalese coastal ocean is subjected to episodic occurrence of zero dissolved oxygen concentration at depth along with elevated nitrite concentration (11mmol/m(3)) and nitrate/nitrite deficit to phosphate, thereby indicating severe anoxia and intense nitrogen loss. The anoxic event was associated with a prolonged upwelling relaxation episode in March 2012 and a nearshore diatom bloom that underwent degradation while being advected offshore in stratified waters. This is consistent with scenarios observed in other upwelling systems (Benguela and California), and such conditions are presumably frequent in the southern part of the Canary system. Plain language summary Oxygen is a key requirement for respiration by marine living organisms. Warming of the atmosphere and the ocean surface reduces the oxygenation of offshore waters. Similarly, the extra load of nutrients from agriculture or waste waters modifies algal production, particularly in coastal regions, often resulting in oxygen-depleted waters. Specific reactions affecting the ionic forms of nitrogen also occur within oxygen-depleted waters, which also impact the nitrogen cycle by generating nitrite, which is poisonous for marine organisms, and nitrous oxide, a powerful greenhouse gas. We took measurements at sea to show that a poorly studied coastal sector of the North Atlantic Ocean, the Senegalese continental shelf, can be episodically subjected to complete depletion of subsurface oxygen (anoxia) as well as high nitrite concentrations, constituting the first report of anoxia for this oceanic region. We also show that this anoxia is likely the consequence of the decay of a bloom of diatoms, a group of microalgae common in this type of ecosystem that initially developed in shallow waters and transported offshore by anomalous currents associated with low-wind conditions.

Details

Language :
English
ISSN :
00948276 and 19448007
Database :
OpenAIRE
Journal :
Geophysical Research Letters, Geophysical Research Letters, 2019, 46 (5), pp.2619-2627. ⟨10.1029/2018GL079622⟩, Geophysical Research Letters (0094-8276) (American Geophysical Union (AGU)), 2019-03, Vol. 46, N. 5, P. 2619-2627, Geophysical Research Letters, American Geophysical Union, 2019, 46 (5), pp.2619-2627. ⟨10.1029/2018GL079622⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7d43317271994290fc614e6bc4c60a5f