Use of Ra isotopes to deduce rapid transfer of sediment-derived inputs off Kerguelen

• Published in: Biogeosciences
• Main Authors: Sanial, Virginie, van Beek, Pieter, Lansard, B., Souhaut, M., Kestenare, Élodie, d'Ovidio, Francesco, Zhou, Meng, Blain, Stéphane
• Other Authors: Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), 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), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Océan et Interfaces (OCEANIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Processus de couplage à Petite Echelle, Ecosystèmes et Prédateurs Supérieurs (PEPS), 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), Department of Environmental, Earth and Ocean Sciences Boston (EEOS), University of Massachusetts Boston (UMass Boston), University of Massachusetts System (UMASS)-University of Massachusetts System (UMASS), Laboratoire d'Océanographie Microbienne (LOMIC), Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2015
• Subjects: Earth Science; [SDE]Environmental Sciences; [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph]; [SDU]Sciences of the Universe [physics]; Kerguelen Islands; Southern Ocean
• Online Access: https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-01207727; https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-01207727/document; https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-01207727/file/bg-12-1415-2015.pdf; https://doi.org/10.5194/bg-12-1415-2015

International audience The Southern Ocean is known to be the largest high-nutrient, low-chlorophyll (HNLC) region of the global ocean due to iron limitation. However, a large phytoplankton bloom develops annually downstream of the Kerguelen Islands, a bloom which is sustained partly by iron released from the sediments deposited onto the shelves. In the framework of the KEOPS-2 project, we used radium isotopes ( 224 Ra, T 1/2 = 3.66 d; 223 Ra, T 1/2 = 11.4 d; 228 Ra, T 1/2 = 5.75 yr) to provide information on the origin of iron fertilization and on the timescales of the transfer of sediment-derived inputs (including iron and other micronutrients) towards offshore waters. Significant 224 Ra and 223 Ra activities were found in the near vicinity of the Kerguelen Islands, in agreement with the short half-lives of these isotopes. Significant 224 Ra and 223 Ra activities were also detected up to 200 km downstream of the islands and more unexpectedly in offshore waters south of the polar front. These observations thus clearly indicate (i) that the sediment-derived inputs are rapidly transferred towards offshore waters (on timescales on the order of several days up to several weeks) and (ii) that the polar front is not a physical barrier for the chemical elements released from the sediments of the Kerguelen Plateau. The Ra data set suggests that iron and other micronutrients released by the shelves of the Kerguelen Islands may contribute to fueling the phytoplankton bloom downstream of the islands, despite the presence of the polar front. However, the heterogeneous distribution of the 224 Ra and 223 Ra activities in surface waters suggests that this supply across the front is not a continuous process but rather a process that is highly variable in space and time.