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Modulation of the vertical particle transfer efficiency in the oxygen minimum zone off Peru

Authors :
M. Bretagnon
A. Paulmier
V. Garçon
B. Dewitte
S. Illig
N. Leblond
L. Coppola
F. Campos
F. Velazco
C. Panagiotopoulos
A. Oschlies
J. M. Hernandez-Ayon
H. Maske
O. Vergara
I. Montes
P. Martinez
E. Carrasco
J. Grelet
O. Desprez-De-Gesincourt
C. Maes
L. Scouarnec
Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (LEGOS NOUMEA)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR065
Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Instituto de Investigación Biosanitaria
Direccion de Investigaciones Oceanograficas
Instituto del Mar del Peru (IMARPE)
Institut méditerranéen d'océanologie (MIO)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU)
Universidad Autónoma de Baja California (UABC)
Centro de Investigacion Cientifica y de Education Superior de Ensenada [Mexico] (CICESE)
Instituto Geofísico del Perú (IGP)
UMR 5805 Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (EPOC)
Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Instrumentation, Moyens analytiques, Observatoires en Géophysique et Océanographie (IMAGO)
DT INSU
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
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)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
German R/V Meteor for the deployment as part of the DFG-funded SFB754 fieldwork, the crew of the Peruvian R/V Olaya for the visit and the crew of the French R/V Atalante for the recovery of the fixed AMOP mooring. We would like to thank Stefan Sommer and Marcus Dengler for providing the METEOR wind dataset. We would also like to thank Miriam Soto, Anne Royer and Emmanuel De Saint Léger for general logistics and administrative support. We are grateful to Vincent Rossi for discussions regarding the processes affecting the sinking speed of the particles. We are finally also grateful to Christophe Lerebourg, from ACRI-ST, for his support during the course of this study. This work was supported by the AMOP ('Activity of research dedicated to the Minimum of Oxygen in the eastern Pacific') project supported by IRD, CNRS/INSU, DT-INSU and LEGOS, and by a GIS COOC (UPMC, INSU/CNRS, CNES, ACRI-ST) PhD grant.
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR065-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC)
Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
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)
Source :
IGP-Institucional, Instituto Geofísico del Perú, instacron:IGP, Biogeosciences, Biogeosciences, European Geosciences Union, 2018, 15 (16), pp.5093-5111. ⟨10.5194/bg-15-5093-2018⟩, Biogeosciences (BG), 15 (16). pp. 5093-5111., Biogeosciences, Vol 15, Pp 5093-5111 (2018), Biogeosciences, 2018, 15 (16), pp.5093-5111. ⟨10.5194/bg-15-5093-2018⟩, Biogeosciences (1726-4170) (Copernicus Gesellschaft Mbh), 2018-08, Vol. 15, N. 16, P. 5093-5111
Publication Year :
2018
Publisher :
European Geosciences Union (EGU), 2018.

Abstract

The fate of the organic matter (OM) produced by marine life controls the major biogeochemical cycles of the Earth's system. The OM produced through photosynthesis is either preserved, exported towards sediments or degraded through remineralisation in the water column. The productive eastern boundary upwelling systems (EBUSs) associated with oxygen minimum zones (OMZs) would be expected to foster OM preservation due to low O2 conditions. But their intense and diverse microbial activity should enhance OM degradation. To investigate this contradiction, sediment traps were deployed near the oxycline and in the OMZ core on an instrumented moored line off Peru. Data provided high-temporal-resolution O2 series characterising two seasonal steady states at the upper trap: suboxic ([O2] −1) and hypoxic–oxic (15 2] −1) in austral summer and winter–spring, respectively. The OMZ vertical transfer efficiency of particulate organic carbon (POC) between traps (Teff) can be classified into three main ranges (high, intermediate, low). These different Teff ranges suggest that both predominant preservation (high Teff > 50 %) and remineralisation (intermediate Teff 20  Teff Teff > 50 %) has been reported in summer and winter associated with extreme limitation in O2 concentrations or OM quantity for OM degradation. However, higher levels of O2 or OM, or less refractory OM, at the oxycline, even in a co-limitation context, can decrease the OMZ transfer efficiency to below 50 %. This is especially true in summer during intraseasonal wind-driven oxygenation events. In late winter and early spring, high oxygenation conditions together with high fluxes of sinking particles trigger a shutdown of the OMZ transfer (Teff δ15N suggests a complex pattern of 15N impoverishment or enrichment according to Teff modulation. This sensitivity of OM to O2 fluctuations and particle concentration calls for further investigation into OM and O2-driven remineralisation processes. This should include consideration of the intermittent behaviour of OMZ towards OM demonstrated in past studies and climate projections.

Details

Language :
English
ISSN :
17264170 and 17264189
Database :
OpenAIRE
Journal :
IGP-Institucional, Instituto Geofísico del Perú, instacron:IGP, Biogeosciences, Biogeosciences, European Geosciences Union, 2018, 15 (16), pp.5093-5111. ⟨10.5194/bg-15-5093-2018⟩, Biogeosciences (BG), 15 (16). pp. 5093-5111., Biogeosciences, Vol 15, Pp 5093-5111 (2018), Biogeosciences, 2018, 15 (16), pp.5093-5111. ⟨10.5194/bg-15-5093-2018⟩, Biogeosciences (1726-4170) (Copernicus Gesellschaft Mbh), 2018-08, Vol. 15, N. 16, P. 5093-5111
Accession number :
edsair.doi.dedup.....830cc002be23bf430b790dc31220babb
Full Text :
https://doi.org/10.5194/bg-15-5093-2018⟩