Iron supply pathways between the surface and subsurface waters of the Southern Ocean: From winter entrainment to summer storms

• Published in: Geophysical Research Letters
• Main Authors: Nicholson, Sarah, Lévy, Marina, Jouanno, Julien, Capet, Xavier, Swart, Sebastiaan, Monteiro, Pedro M. S.
• Other Authors: Southern Ocean Carbon and Climate Observatory (SOCCO), Council for Scientific and Industrial Research Pretoria (CSIR), 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), 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), Department of Marine Sciences Gothenburg, Göteborgs Universitet = University of Gothenburg (GU), Department of Oceanography Cape Town, University of Cape Town, Wallenberg Academy Fellowship. Grant Number: WAF 2015.0186CNES‐ CLIMCOLOR projectYoung Researchers Establishment Fund. Grant Number: YREF 2019 0000007361, ANR-16-CE01-0014,SOBUMS,Comprendre la réponse du cycle du carbone dans l'océan austral au stress climatique(2016), European Project: 317699,EC:FP7:PEOPLE,FP7-PEOPLE-2012-IRSES,SOCCLI(2012)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2019
• Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph]; Southern Ocean
• Online Access: https://hal.science/hal-02422875; https://hal.science/hal-02422875/document; https://hal.science/hal-02422875/file/Nicholson_FINAL_GRL2019_R2_CLEAN_FIGURES.pdf; https://doi.org/10.1029/2019GL084657

International audience Dissolved iron (DFe) plays an immeasurable role in shaping the biogeochemical processes of the open‐ocean Southern Ocean. However, due to observational constraints iron supply pathways remain poorly understood. Using an idealized eddy‐resolving physical‐biogeochemical model representing a turbulent sector of the Southern Ocean with seasonal buoyancy forcing and zonal winds overlaid by storms, we quantify the importance of a range of subsurface and surface iron supply mechanisms. The main physical supply pathways to the surface layer are via eddy advection and winter convective mixing in equal proportions. The associated subsurface loss of DFe is restocked via net remineralization (75%) and eddy advection (25%). Summer storms resulted in weak DFe supplies relative to the seasonal supplies (<7.6%). However, in situations of deep summer mixed layers and when interacting with underlying ocean fronts, summer storms resulted in enhanced diffusive and advective DFe supplies and raised summer primary production by 20% for several days.