Environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western Baffin Bay

Arctic sea ice is experiencing a shorter growth season and an earlier ice melt onset. The significance of spring microalgal blooms taking place prior to sea ice breakup is the subject of ongoing scientific debate. During the Green Edge project, unique time-series data were collected during two field...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Elementa: Science of the Anthropocene
Main Authors: Oziel, Laurent, Massicotte, Philippe, Randelhoff, Achim, Ferland, Joannie, Vladoiu, Anda, Lacour, Leo, Galindo, Virginie, Lambert-Girard, Simon, Dumont, Dany, Cuypers, Yannis, Bouruet-Aubertot, Pascale, Mundy, C.-J., Ehn, Jens, Bécu, Guislain, Marec, Claudie, Forget, Marie-Hélène, Garcia, Nicole, Coupel, Pierre, Raimbault, Patrick, Houssais, Marie-Noëlle, Babin, Marcel
Other Authors: Takuvik Joint International Laboratory ULAVAL-CNRS, Université Laval Québec (ULaval)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université du Québec à Rimouski (UQAR), University of Manitoba Winnipeg, Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), 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), Variabilité de l'Océan et de la Glace de mer (VOG), CNES (project #131425), IPEV (project #1164), CSA, Fondation Total, ArcticNet, LEFE and the French Arctic Initiative (Green Edge project), ANR-14-CE01-0017,Green Edge,Productivité biologique dans l'Océan Arctique: réponse passée, présente et future aux fluctuations climatiques, et impacts sur les flux de carbone, le réseau trophique et les communautés humaines locales(2014)
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2019
Subjects:
Online Access:https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/document
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/file/372-6410-1-PB.pdf
https://doi.org/10.1525/elementa.372
id ftunivnantes:oai:HAL:hal-02286666v1
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Université de Nantes: HAL-UNIV-NANTES
op_collection_id ftunivnantes
language English
topic Light and mixing
Arctic Ocean
Phytoplankton and sea ice algae
Under-ice bloom
Environmental conditions
Baffin Bay
[SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography
spellingShingle Light and mixing
Arctic Ocean
Phytoplankton and sea ice algae
Under-ice bloom
Environmental conditions
Baffin Bay
[SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography
Oziel, Laurent
Massicotte, Philippe
Randelhoff, Achim
Ferland, Joannie
Vladoiu, Anda
Lacour, Leo
Galindo, Virginie
Lambert-Girard, Simon
Dumont, Dany
Cuypers, Yannis
Bouruet-Aubertot, Pascale
Mundy, C.-J.
Ehn, Jens
Bécu, Guislain
Marec, Claudie
Forget, Marie-Hélène
Garcia, Nicole
Coupel, Pierre
Raimbault, Patrick
Houssais, Marie-Noëlle
Babin, Marcel
Environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western Baffin Bay
topic_facet Light and mixing
Arctic Ocean
Phytoplankton and sea ice algae
Under-ice bloom
Environmental conditions
Baffin Bay
[SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography
description Arctic sea ice is experiencing a shorter growth season and an earlier ice melt onset. The significance of spring microalgal blooms taking place prior to sea ice breakup is the subject of ongoing scientific debate. During the Green Edge project, unique time-series data were collected during two field campaigns held in spring 2015 and 2016, which documented for the first time the concomitant temporal evolution of the sea ice algal and phytoplankton blooms in and beneath the landfast sea ice in western Baffin Bay. Sea ice algal and phytoplankton blooms were negatively correlated and respectively reached 26 (6) and 152 (182) mg of chlorophyll a per m2 in 2015 (2016). Here, we describe and compare the seasonal evolutions of a wide variety of physical forcings, particularly key components of the atmosphere–snow–ice–ocean system, that influenced microalgal growth during both years. Ice algal growth was observed under low-light conditions before the snow melt period and was much higher in 2015 due to less snowfall. By increasing light availability and water column stratification, the snow melt onset marked the initiation of the phytoplankton bloom and, concomitantly, the termination of the ice algal bloom. This study therefore underlines the major role of snow on the seasonal dynamics of microalgae in western Baffin Bay. The under-ice water column was dominated by Arctic Waters. Just before the sea ice broke up, phytoplankton had consumed most of the nutrients in the surface layer. A subsurface chlorophyll maximum appeared and deepened, favored by spring tide-induced mixing, reaching the best compromise between light and nutrient availability. This deepening evidenced the importance of upper ocean tidal dynamics for shaping vertical development of the under-ice phytoplankton bloom, a major biological event along the western coast of Baffin Bay, which reached similar magnitude to the offshore ice-edge bloom.
author2 Takuvik Joint International Laboratory ULAVAL-CNRS
Université Laval Québec (ULaval)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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)
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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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))
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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Université du Québec à Rimouski (UQAR)
University of Manitoba Winnipeg
Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)
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)
Variabilité de l'Océan et de la Glace de mer (VOG)
CNES (project #131425), IPEV (project #1164), CSA, Fondation Total, ArcticNet, LEFE and the French Arctic Initiative (Green Edge project)
ANR-14-CE01-0017,Green Edge,Productivité biologique dans l'Océan Arctique: réponse passée, présente et future aux fluctuations climatiques, et impacts sur les flux de carbone, le réseau trophique et les communautés humaines locales(2014)
format Article in Journal/Newspaper
author Oziel, Laurent
Massicotte, Philippe
Randelhoff, Achim
Ferland, Joannie
Vladoiu, Anda
Lacour, Leo
Galindo, Virginie
Lambert-Girard, Simon
Dumont, Dany
Cuypers, Yannis
Bouruet-Aubertot, Pascale
Mundy, C.-J.
Ehn, Jens
Bécu, Guislain
Marec, Claudie
Forget, Marie-Hélène
Garcia, Nicole
Coupel, Pierre
Raimbault, Patrick
Houssais, Marie-Noëlle
Babin, Marcel
author_facet Oziel, Laurent
Massicotte, Philippe
Randelhoff, Achim
Ferland, Joannie
Vladoiu, Anda
Lacour, Leo
Galindo, Virginie
Lambert-Girard, Simon
Dumont, Dany
Cuypers, Yannis
Bouruet-Aubertot, Pascale
Mundy, C.-J.
Ehn, Jens
Bécu, Guislain
Marec, Claudie
Forget, Marie-Hélène
Garcia, Nicole
Coupel, Pierre
Raimbault, Patrick
Houssais, Marie-Noëlle
Babin, Marcel
author_sort Oziel, Laurent
title Environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western Baffin Bay
title_short Environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western Baffin Bay
title_full Environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western Baffin Bay
title_fullStr Environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western Baffin Bay
title_full_unstemmed Environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western Baffin Bay
title_sort environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western baffin bay
publisher HAL CCSD
publishDate 2019
url https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/document
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/file/372-6410-1-PB.pdf
https://doi.org/10.1525/elementa.372
geographic Arctic
Arctic Ocean
Baffin Bay
geographic_facet Arctic
Arctic Ocean
Baffin Bay
genre Arctic
Arctic Ocean
Baffin Bay
Baffin Bay
Baffin
ice algae
Phytoplankton
Sea ice
genre_facet Arctic
Arctic Ocean
Baffin Bay
Baffin Bay
Baffin
ice algae
Phytoplankton
Sea ice
op_source EISSN: 2325-1026
Elementa: Science of the Anthropocene
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666
Elementa: Science of the Anthropocene, 2019, 7 (1), pp.34. ⟨10.1525/elementa.372⟩
op_relation info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1525/elementa.372
hal-02286666
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/document
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/file/372-6410-1-PB.pdf
doi:10.1525/elementa.372
WOS: 000482999400001
op_rights info:eu-repo/semantics/OpenAccess
op_doi https://doi.org/10.1525/elementa.372
container_title Elementa: Science of the Anthropocene
container_volume 7
_version_ 1766330100630945792
spelling ftunivnantes:oai:HAL:hal-02286666v1 2023-05-15T14:58:00+02:00 Environmental factors influencing the seasonal dynamics of spring algal blooms in and beneath sea ice in western Baffin Bay Oziel, Laurent Massicotte, Philippe Randelhoff, Achim Ferland, Joannie Vladoiu, Anda Lacour, Leo Galindo, Virginie Lambert-Girard, Simon Dumont, Dany Cuypers, Yannis Bouruet-Aubertot, Pascale Mundy, C.-J. Ehn, Jens Bécu, Guislain Marec, Claudie Forget, Marie-Hélène Garcia, Nicole Coupel, Pierre Raimbault, Patrick Houssais, Marie-Noëlle Babin, Marcel Takuvik Joint International Laboratory ULAVAL-CNRS Université Laval Québec (ULaval)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) 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) 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-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)) 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité) Université du Québec à Rimouski (UQAR) University of Manitoba Winnipeg Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER) 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) Variabilité de l'Océan et de la Glace de mer (VOG) CNES (project #131425), IPEV (project #1164), CSA, Fondation Total, ArcticNet, LEFE and the French Arctic Initiative (Green Edge project) ANR-14-CE01-0017,Green Edge,Productivité biologique dans l'Océan Arctique: réponse passée, présente et future aux fluctuations climatiques, et impacts sur les flux de carbone, le réseau trophique et les communautés humaines locales(2014) 2019-01-02 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/document https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/file/372-6410-1-PB.pdf https://doi.org/10.1525/elementa.372 en eng HAL CCSD University of California Press info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1525/elementa.372 hal-02286666 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/document https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666/file/372-6410-1-PB.pdf doi:10.1525/elementa.372 WOS: 000482999400001 info:eu-repo/semantics/OpenAccess EISSN: 2325-1026 Elementa: Science of the Anthropocene https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02286666 Elementa: Science of the Anthropocene, 2019, 7 (1), pp.34. ⟨10.1525/elementa.372⟩ Light and mixing Arctic Ocean Phytoplankton and sea ice algae Under-ice bloom Environmental conditions Baffin Bay [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography info:eu-repo/semantics/article Journal articles 2019 ftunivnantes https://doi.org/10.1525/elementa.372 2023-01-18T00:54:16Z Arctic sea ice is experiencing a shorter growth season and an earlier ice melt onset. The significance of spring microalgal blooms taking place prior to sea ice breakup is the subject of ongoing scientific debate. During the Green Edge project, unique time-series data were collected during two field campaigns held in spring 2015 and 2016, which documented for the first time the concomitant temporal evolution of the sea ice algal and phytoplankton blooms in and beneath the landfast sea ice in western Baffin Bay. Sea ice algal and phytoplankton blooms were negatively correlated and respectively reached 26 (6) and 152 (182) mg of chlorophyll a per m2 in 2015 (2016). Here, we describe and compare the seasonal evolutions of a wide variety of physical forcings, particularly key components of the atmosphere–snow–ice–ocean system, that influenced microalgal growth during both years. Ice algal growth was observed under low-light conditions before the snow melt period and was much higher in 2015 due to less snowfall. By increasing light availability and water column stratification, the snow melt onset marked the initiation of the phytoplankton bloom and, concomitantly, the termination of the ice algal bloom. This study therefore underlines the major role of snow on the seasonal dynamics of microalgae in western Baffin Bay. The under-ice water column was dominated by Arctic Waters. Just before the sea ice broke up, phytoplankton had consumed most of the nutrients in the surface layer. A subsurface chlorophyll maximum appeared and deepened, favored by spring tide-induced mixing, reaching the best compromise between light and nutrient availability. This deepening evidenced the importance of upper ocean tidal dynamics for shaping vertical development of the under-ice phytoplankton bloom, a major biological event along the western coast of Baffin Bay, which reached similar magnitude to the offshore ice-edge bloom. Article in Journal/Newspaper Arctic Arctic Ocean Baffin Bay Baffin Bay Baffin ice algae Phytoplankton Sea ice Université de Nantes: HAL-UNIV-NANTES Arctic Arctic Ocean Baffin Bay Elementa: Science of the Anthropocene 7