Spatial and temporal variability of the physical, carbonate and CO 2 properties in the Southern Ocean surface waters during austral summer (2005-2019)

• Published in: Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers
• Main Authors: Brandon, Margaux, Goyet, Catherine, Touratier, Franck, Lefèvre, Nathalie, Kestenare, Élodie, Morrow, Rosemary
• Other Authors: Austral, Boréal et Carbone (ABC), 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), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-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), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-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)), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut de Modélisation et d'Analyses en géo-environnement et santé - Espace Développement (IMAGES-Espace DEV), UMR 228 Espace-Dev, Espace pour le développement, Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-Avignon Université (AU)-Université de La Réunion (UR)-Université de la Nouvelle-Calédonie (UNC)-Université de Guyane (UG)-Université des Antilles (UA)-Université de Montpellier (UM)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-Avignon Université (AU)-Université de La Réunion (UR)-Université de la Nouvelle-Calédonie (UNC)-Université de Guyane (UG)-Université des Antilles (UA)-Université de Montpellier (UM), 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)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2022
• Subjects: Southern ocean; Sea surface temperature and salinity; Carbonate system; Air-sea CO 2 flux; Spatial variability; Temporal variability; [SDU]Sciences of the Universe [physics]; Antarc*; Antarctic; Sea ice; Southern Ocean
• Online Access: https://insu.hal.science/insu-03778091; https://insu.hal.science/insu-03778091/document; https://insu.hal.science/insu-03778091/file/1-s2.0-S0967063722001480-main.pdf; https://doi.org/10.1016/j.dsr.2022.103836

International audience In situ measurements of sea surface temperature (SST), salinity (SSS), Total Alkalinity (A T ) and Total Carbon (C T ) were obtained during austral summer (mid-February to mid-March) from 2005 to 2019 in the Southern Ocean (SO), along a transect between Hobart, Tasmania and Dumont d'Urville French Antarctic Station. The studied transect is divided in four regions from North to South: the Subtropical Zone (STZ), the Subantarctic Region (SAR), the Antarctic Region (AAR) and the Coastal Antarctic Zone (CAZ). Latitudinal distribution of measured SST, SSS, A T , C T as well as calculated pH, CO 2 parameters (seawater fugacity of CO 2 (fCO 2sw ), difference between seawater and atmospheric fCO 2 (ΔfCO 2 ), CO 2 flux (FCO 2 )) and satellite-derived Chlorophyll a (Chl-a) are discussed. We show that the variability of physical and carbonate parameters in the STZ and north of the SAR are related to the mesoscale activity. In the CAZ, the freshwater inputs from sea-ice melting strongly impact the variability of all parameters. The comparison between physical and carbonate parameters highlights that A T and C T are directly related to the latitudinal variability of SST and SSS. Study of the CO 2 parameters shows that the transect is a sink of CO 2 during February and March, with a mean FCO 2 of -4.0 ± 2.8 mmol m -2 d -1 . The most negative values of FCO 2 are found in the STZ and SAR north of 50°S and in the AAR south of 62°S, where biological activity is high. New simple empirical relationships are developed for A T from SST and SSS and for C T using SST, SSS and atmospheric fCO 2 (fCO 2atm ) for the austral summer in the studied area. Using high resolution SSS and SST from the SURVOSTRAL program, trends of A T and C T are determined in the SAR and the AAR from 2005 to 2019. SST, SSS and A T increase over this period in the SAR, which might be explained by the southward migration of the Subtropical Front. In the AAR, no clear trend is detected. C T increases by 1.0 ± 0.2 and 0.8 ± 0.3 μmol kg -1 yr ...