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Des abysses à la surface, de la côte au large, l'Ifremer est l'institut de recherche français entièrement dédié à l'Océan. Ses équipes mènent des recherches, innovent et produisent des expertises pour protéger l'océan, exploiter ses ressources de manière responsable et partager les données marines.
L'Ifremer apporte son expertise scientifique pour éclairer les politiques publiques et élabore des solutions puisées dans l'océan pour répondre aux enjeux de la transition écologique. Opérateur de la Flotte océanographique française avec sa filiale d'armement Genavir, l'Ifremer imagine, conçoit et déploie des moyens technologiques de pointe pour percer les mystères de l'océan.
Rejoignez nos équipes, composées de 1500 scientifiques et métiers supports à la recherche, et présentes sur tout le littoral métropolitain et en Outre-mer.
www.ifremer.fr Contexte
L'optode planaire est une technique d'imagerie permettant de déterminer les gradients chimiques en haute résolution dans deux dimensions. Cette technique permet de quantifier l'oxygène, le pH, le CO2 et d'autres solutés dans les sédiments continentaux et marins (voir la revue de Santner et al., 2015).
Ces derniers mois, grâce au soutien d'ISblue nous avons développé avec succès le prototype d'optodes planaires optopi permettant des mesures d'oxygène dissous en laboratoire. Nous avons maintenant pour objectifs de mariniser ce prototype afin de réaliser des mesures d'oxygène dissous en milieu intertidal / subtidal dans le cadre du programme de recherche CABESTAN (PEPR FairCarbon France 2030 : https://www.pepr-faircarbon.fr/projets/projets-laureats-de-l-appel-a-projets-faircarbon/cabestan) auquel participe Johann Lavaud (LEMAR).
Ce programme a pour objectif de déterminer la productivité des sédiments côtiers de la rade de Brest, qui est basée majoritairement sur le fonctionnement et la dynamique des communautés de microphytobenthos (microalgues diatomées benthiques; Meleder et al., 2020). Le déploiement de la version marinisée d'optopi permettra ainsi de révéler les cycles tidaux et diurnes de migration verticale des communautés de diatomées benthiques (Barnett et al., 2020) et de mesurer leurs impacts sur les flux d'oxygène à l'interface-eau sédiment.
Objectifs
Dans ce cadre, les objectifs de ce stage de master 2 sont de :
1) Finaliser le prototype de laboratoire (linéarisation du flux lumineux, software et analyse de données).
2) Compléter la documentation du prototype de laboratoire.
3) Modéliser la version marinisée d'optopi selon le cahier des charges établi par l'équipe encadrante.
4) Réaliser un prototype d'optopi marinisé.
5) Tester le prototype marinisé in situ (vasière intertidale, site de Lanveur en baie de Daoulas, et shallow water, site de Lanvéoc).
Méthodes envisagées
La réalisation du prototype d'optopi marinisé se fera selon les phases suivantes :
1) Choix du hardware :
L'étudiant.e se référera à la liste de composants de la version laboratoire d'optopi et l'adaptera pour minimiser la consommation énergétique et le rendre autonome. Il pourra s'inspirer des caméras sous-marines Open Source déjà réalisées à RDT (grâce notamment au soutien d'IsBlue dans le cadre du projet DiyFree). L'étudiant.e réalisera des calculs de consommation énergétique du dispositif afin de déterminer le nombre d'observations réalisables en fonction du dimensionnement de la batterie.
2) Modélisation du prototype :
Les composants sélectionnés lors de la phase 1 seront intégrés dans un caisson étanche. Le design de la version marinisée suivra les modèles périscope de Glud et Wenzhöfer
3) Réalisation du prototype :
Le prototype sera réalisé en intégrant les composants dans un caisson étanche BlueRobotics et le modèle de périscope sera imprimé en 3D afin d'être testé et validé avant d'être usiné dans les ateliers de BEEP et RDT à IFREMER.
4) Tests en laboratoire :
Le prototype sera testé au laboratoire afin de valider l'étanchéité du système, l'ergonomie des contrôles et la capacité à mesurer des gradients d'oxygène dans du sédiment.
5) Déploiement in situ :
En fin de stage, un déploiement test sera réalisé sur une vasière intertidale et environnement subtidal en rade de Brest (site de Lanveur en baie de Daoulas).
Références bibliographiques
Barnett, A., Méléder, V., Dupuy, C., and Lavaud, J.: The Vertical Migratory Rhythm of Intertidal Microphytobenthos in Sediment Depends on the Light Photoperiod, Intensity, and Spectrum: Evidence for a Positive Effect of Blue Wavelengths, Front. Mar. Sci., 7, https://doi.org/10.3389/fmars.2, 2020.
Li, C., Ding, S., Yang, L., Zhu, Q., Chen, M., Tsang, D. C. W., Cai, G., Feng, C., Wang, Y., and Zhang, C.: Planar
optode: A two-dimensional imaging technique for studying spatial-temporal dynamics of solutes in sediment and soil, Earth-Science Reviews, 197, 102916, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2, 2019.
Méléder, V., Savelli, R., Barnett, A., Polsenaere, P., Gernez, P., Cugier, P., Lerouxel, A., Le Bris, A., Dupuy, C., Le
Fouest, V., and Lavaud, J.: Mapping the Intertidal Microphytobenthos Gross Primary Production Part I: Coupling
Multispectral Remote Sensing and Physical Modeling, Front. Mar. Sci., 7, https://doi.org/10.3389/fmars.2,2020.
Santner, J., Larsen, M., Kreuzeder, A., and Glud, R. N.: Two decades of chemical imaging of solutes in sediments
and soils - a review, Analytica Chimica Acta, 878, 9-42, https://doi.org/10.1016/j.aca.2, 2015.
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