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Data Source
OTN glider group, TReX
Organizer
Adam Comeau, Ocean Tracking Network, Will Nesbitt, CERC.OCEAN, and Dalhousie University


Background:

Underwater gliders are a relatively new technology and have been used by teams around the world to measure important ocean variables for over 25 years (Testor et al., 2019), such as water temperature, ocean currents, underwater sound, nutrients and oxygen to name a few. They are long endurance, remotely piloted, semi-autonomous platforms that collect data while moving through the water column. They are routinely deployed on missions that last several months and span 1,000’s of kilometers following a set of programmed waypoints. See section entitled Extra information on gliders below for additional details.

The Ocean Tracking Network has deployed gliders in several regions of the Gulf of Saint Lawrence since 2017. The primary purpose for these glider missions has been to detect and monitor North Atlantic right whales, but they were also equipped with environmental monitoring sensors to measure oxygen concentration, temperature and salinity of the ocean.

Oxygen concentration is of critical importance to fish and animal stocks, and in recent years oxygen concentration in deep waters of the Gulf of Saint Lawrence has been in decline (Jutras et al., 2023, https://bg.copernicus.org/articles/20/839/2023/). This case study will present public datasets of oxygen concentration, water temperature, salinity and density collected by gliders and ships that can be used to examine the temporal and spatial trends and variability of oxygen in the Gulf of Saint Lawrence. 

Research Question


Le principal objectif de l’étude de cas sera de décrire les variations spatiales et temporelles de l’oxygène. Une bonne compréhension de la variabilité du système permettra de créer de meilleures enquêtes pour saisir les tendances à court et à long terme de la concentration en oxygène dans le Golfe. Nous vous encourageons à relever les défis suivants pour atteindre cet objectif.   

  • Il est toujours important de vérifier la précision des données collectées par des capteurs in situ qui peuvent être sujets à des dérives dues à leur utilisation et à l’encrassement biologique. Un ensemble de données de mesures d’oxygène de haute précision obtenues à partir d’échantillons d’eau prélevés sur des navires est fourni. Les mesures de l’oxygène effectuées par les planeurs devront être regroupées et alignées sur les mesures effectuées par les navires afin que la comparaison puisse être effectuée.
  • Classer les données par profondeur (supérieure, moyenne, profonde) et par grandes régions géographiques (échelle de ~50 km), puis identifier les tendances de la concentration en oxygène, de la température de l’eau, de la salinité et de la densité au fil du temps.
  • Examiner les relations éventuelles entre les 4 variables du point précédent.
  • Les planeurs offrent une occasion unique de collecter des données à haute résolution par rapport aux enquêtes traditionnelles menées par les navires océanographiques, qui ne sont effectuées que deux fois par an.
    • Examiner les variations géospatiales de l’oxygène à l’échelle de 1 à 10 kilomètres.
    • Examiner les variations temporelles de l’oxygène à l’échelle des jours et des semaines. 
Variables


Données recueillies par planeur

  • Les données environnementales collectées par ces planeurs seront disponibles (d’ici le 3 janvier 2025) sur le site web suivant : http://cove-files.ceotr.ca:55441/share/LU5RKwiY
  • Ces données peuvent présenter des lacunes en raison de l’arrêt programmé des capteurs pour économiser de l’énergie, de problèmes informatiques ou d’autres problèmes liés au planeur, ou encore de changements dans la trajectoire du planeur. 
  • Différents capteurs d’oxygène ont été utilisés dans ces ensembles de données. Malgré les efforts effectués pour s’assurer qu’ils sont correctement calibrés et intercomparables, il peut y avoir une dérive des capteurs au cours de longues missions et entre les capteurs.
  • Les capteurs utilisés pour mesurer la concentration en oxygène sont des Optodes Aanderaa, modèles 4831 et 5013. Ils utilisent des méthodes optiques pour mesurer la concentration en oxygène et ont un temps de latence connu d’environ 60 secondes. Ce décalage devient apparent lorsque l’on compare les données relatives à l’oxygène d’un planeur qui plonge et remonte à travers un fort gradient d’oxygène. Il existe des méthodes publiées sur la façon de corriger ce décalage, mais aucune approche unique n’a été utilisée dans tous les cas. Dans le cadre de cette étude, la variabilité entre les données collectées entre des plongées/des ascensions séquentielles de planeurs peut être ignorée.

Données recueillies par navire

  • Les mesures de la concentration en oxygène effectuées à bord des navires ont été déterminées par titrage de Winkler sur des échantillons d’eau discrets récupérés directement dans des bouteilles d’échantillonnage et seront disponibles sur le site web suivant : http://cove-files.ceotr.ca:55441/share/LU5RKwiY.

Informations supplémentaires sur les planeurs :
Les planeurs sont des plates-formes mobiles qui se déplacent à une vitesse d’environ 0,5 à 1 km/h. Ils se déplacent au moyen d’un moteur de flottabilité qui agit pour rendre le planeur négativement et positivement flottant. Lorsque le planeur s’enfonce et flotte, il le fait selon un angle qui le fait avancer à mesure qu’il change de profondeur. Les planeurs utilisés dans le golfe du Saint-Laurent ont plongé à jusqu’à 350 mètres de la surface ou à environ 20 mètres du fond marin, selon la profondeur la plus faible. Vous trouverez des informations plus générales sur les planeurs via les liens suivants : 

Références :

Jutras, M., Mucci, A., Chaillou, G., Nesbitt, W. A., and Wallace, D. W. R.: Temporal and spatial evolution of bottom-water hypoxia in the St Lawrence estuarine system, Biogeosciences, 20, 839–849, https://doi.org/10.5194/bg-20-839-2023, 2023.

Testor P, de Young B, Rudnick DL, Glenn S, Hayes D, Lee CM, Pattiaratchi C, Hill K, Heslop E, Turpin V, Alenius P, Barrera C, Barth JA, Beaird N, Bécu G, Bosse A, Bourrin F, Brearley JA, Chao Y, Chen S, Chiggiato J, Coppola L, Crout R, Cummings J, Curry B, Curry R, Davis R, Desai K, DiMarco S, Edwards C, Fielding S, Fer I, Frajka-Williams E, Gildor H, Goni G, Gutierrez D, Haugan P, Hebert D, Heiderich J, Henson S, Heywood K, Hogan P, Houpert L, Huh S, E. Inall M, Ishii M, Ito S-i, Itoh S, Jan S, Kaiser J, Karstensen J, Kirkpatrick B, Klymak J, Kohut J, Krahmann G, Krug M, McClatchie S, Marin F, Mauri E, Mehra A, Meredith MP, Meunier T, Miles T, Morell JM, Mortier L, Nicholson S, O’Callaghan J, O’Conchubhair D, Oke P, Pallàs-Sanz E, Palmer M, Park J, Perivoliotis L, Poulain PM, Perry R, Queste B, Rainville L, Rehm E, Roughan M, Rome N, Ross T, Ruiz S, Saba G, Schaeffer A, Schönau M, Schroeder K, Shimizu Y, Sloyan BM, Smeed D, Snowden D, Song Y, Swart S, Tenreiro M, Thompson A, Tintore J, Todd RE, Toro C, Venables H, Wagawa T, Waterman S, Watlington RA and Wilson D, (2019) OceanGliders: A Component of the Integrated GOOS. Front. Mar. Sci. 6:422.
 
Remerciements :

Cette étude de cas a été préparée par James White, Dina Labib et Jacqueline Flewitt, avec l’aide et les conseils du Comité des études de cas de la Société statistique du Canada. Pour toute précision question, veuillez en contacter le président, Chel Hee Lee, à l’adresse chelhee.lee@ucalgary.ca.