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Bibliographie de l'Institut Maurice-Lamontagne

Diane LAVOIE

POGSON, L., B. TREMBLAY, D. LAVOIE, C. MICHEL, M. VANCOPPENOLLE, 2011. Development and validation of a one-dimensional snow-ice algae model against observations in Resolute Passage, Canadian Arctic Archipelago. J. Geophys. Res. (C Oceans), 116(4). Art. no C04010, 16 p.

[Résumé disponible seulement en anglais]
Ice algae are an important component of the carbon cycle in the Arctic. We investigate the dynamics of an ice algae bloom by coupling an ice algae-nutrient model with a multilayer σ coordinate thermodynamic sea ice model. The model is tested with the simulation of an algal bloom at the base of first-year ice over the spring. Model output is compared with data from Barrow Strait in the Canadian Arctic Archipelago. Snow cover, through its influence on ice melt, is a dominant factor controlling the decline of the bloom in the model, a finding that supports past studies. The results show that under a higher snow cover (20 cm), biomass in the early stages of the algal bloom is less than expected from the observed data. This discrepancy is due to the severely light-limited algal growth, despite the close match between simulated and observed under-ice photosynthetically active radiation. This result raises issues of how photosynthetic parameters as well as radiative transfer is represented in one-dimensional ice models. This study also shows that for higher algal concentrations, when biomass is split over multiple layers rather than concentrated in one layer at the ice base, there is a reduction in algae accumulation, a result of self shading. In addition, experiments show a sensitivity of total biomass to the oceanic heat flux and ice layer thickness, both of which affect biomass loss at the ice base. Being able to accurately model physical conditions is essential before the seasonal dynamics of ice algae can be accurately modeled, and some recommendations for improvement are discussed.©2011 American Geophysical Union

LAVOIE, D., K.L. DENMAN, R.W. MACDONALD, 2010. Effects of future climate change on primary productivity and export fluxes in the Beaufort Sea. J. Geophys. Res. (C Oceans), 115(4): Art. no C04018, 15 p.

[Résumé disponible seulement en anglais]
We present projections of future primary production for the Canadian Beaufort Shelf of the Arctic Ocean, using simulations of future climate change from the Canadian Global Climate Model (CGCM2) to force a coupled sea ice-ocean-biological one-dimensional model. We compare three 18 year simulations, 1975–1992, 2042–2059, and 2082–2099, to describe the impacts of a reduction in sea ice cover duration and thickness and an increase in surface freshwater fluxes. Our results show an increase in average annual primary production of 6 % between the period 1975–1992 and the period 2042–2059 and an increase of 9 % between 1975–1992 and 2082–2099. The relative contribution of the ice algal and spring phytoplankton blooms to the annual primary production is reduced in the future runs owing to a reduction in the length of the ice algal growth season (resulting from earlier snow and ice melt) and to a reduction in the replenishment of nutrient to the mixed layer in winter. The duration of the summer subsurface phytoplankton bloom increases, which favors the development of the main copepod species and leads to an increase in export production (16 % between 1975–1992 and 2082–2099) that is greater than the increase in primary production.©2010 American Geophysical Union

LAVOIE, D., R.W. MACDONALD, K.L. DENMAN, 2009. Primary productivity and export fluxes on the Canadian shelf of the Beaufort Sea: a modelling study. J. Mar. Syst., 88(3) 401-422.

[Résumé disponible seulement en anglais]
We present a coupled sea ice-ocean-biological (including ice algae) model in the Arctic Ocean. The 1D model was developed and implemented on the Canadian Beaufort Sea shelf to examine the importance of different physical processes in controlling the timing and magnitude of primary production and biogenic particle export over an annual cycle (1987). Our results show that the snow and sea ice cover melt and/or break-up controls the timing of the phytoplankton bloom but primary producers (ice algae and phytoplankton) on the outer shelf are essentially nutrient limited. The total annual primary production (22.7 to 27.7 g-C m-2) is thus controlled by nutrient "pre-conditioning" in the previous fall and winter and by the depth of wind mixing that is controlled in part by the supply of fresh water at the end of spring (ice melt or runoff). The spring bloom represents about 40 % of the total annual primary production and occurs in a period of the year when sampling is often lacking. Time interpolation of observed values to obtain total annual primary production, as done in many studies, was shown to lead to an underestimation of the actual production. Our simulated ratios of export to primary production vary between 0.42 and 0.44. ©2008 Elsevier B.V.

LAVOIE, D., M. STARR, B. ZAKARDJIAN, P. LAROUCHE, 2007. Identification of ecologically and biologically significant areas (EBSA) in the Estuary and Gulf of St. Lawrence: primary production ; Identification de zones d’importance écologique et biologique (ZIEB) pour l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent: production primaire. DFO, Canadian Science Advisory Secretariat, Research Document ; MPO, Secrétariat canadien de consultation scientifique, Document de recherche, 2007/079, 33 p.

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Ce rapport présente l’analyse d’une importante banque de données de chlorophylle a, d’azote et de production primaire récoltées en mer depuis le début des années 70, de même que les résultat d’un modèle 3D couplé physiquebiologie, dans le but d’identifier des zones d’importance écologique et biologique (ZIEB) pour la production primaire dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Une production primaire et des concentrations de Chl a élevées sont observables successivement dans chaque région du golfe et de l’estuaire du Saint-Laurent. Chaque région est donc importante à un certain moment de l’année en ce qui concerne la production primaire. Toutefois, en considérant les données sur une base annuelle et en se basant sur les critères d’unicité et de concentration tels que définis dans le Rapport sur l’état des écosystèmes 2004/006 du SCCS, seulement quelques régions peuvent être identifiées comme ZIEB. Il s’agit de l’estuaire maritime, du courant de Gaspé, et du nord-ouest du golfe.

LAVOIE, D., K. DENMAN, C. MICHEL, 2005. Modeling ice algal growth and decline in a seasonally ice-covered region of the Arctic (Resolute Passage, Canadian Archipelago). J. Geophys. Res. (C Oceans), 110. art. no C11009, 17 p.

[Résumé disponible seulement en anglais]
We have developed a coupled snow-ice-ice algae model to investigate the importance of different ice algal growth limitation terms, as well as different loss terms, in regulating the ice algal biomass accumulation at the bottom of landfast ice in the Canadian Archipelago. The model results are compared with data collected from May to July 2002 at a station near Resolute in Barrow Strait. Our results show that ice algae are light limited at the beginning of the bloom, then fluctuate between light and nutrient limitation, finally remaining nutrient limited toward the end of the bloom. The fortnightly tide modulates the ice algal biomass through the supply of nutrient to the ice algal layer but mainly through modulation of the bottom ice melt rate. We also demonstrate that the bottom ice melt rate regulates the maximum biomass attained in the region and that a rapid increase in ice temperature can lead to a significant decline in ice algal biomass. The eventual termination of the bloom is triggered by melting of the snow cover and results from (1) increased ice algal losses due to high bottom ice melt rate and (2) decreased ice algal growth due to nutrient limitation caused by the formation of a meltwater lens below the ice. Finally, our results show that the snow cover controls the length of the bloom, such that earlier snowmelt that is expected to accompany climate warming may lead to a reduction in ice algal production.©2005 The American Geophysical Union

SIMARD, Y., D. LAVOIE, F.J. SAUCIER, 2002. Channel head dynamics : capelin (Mallotus villosus) aggregation in the tidally driven upwelling system of the Saguenay - St. Lawrence Marine Park's whale feeding ground. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 59: 197-210.

La répartition tridimensionnelle du capelan (Mallotus villosus) à la tête du Chenal Laurentien dans l'estuaire du Saint-Laurent a été examinée à l'aide de missions acoustiques (38 et 120 kHz) aux étés 1994, 1995, 1997 et 1998. Les résultats sont interprétés à l'aide d'un modèle tridimensionnel à haute résolution des courants de marée. La biomasse totale était faible (93-4583 t) et fluctuait, alors que la répartition à méso-échelle était plus constante. Le capelan tendait à occuper la toute fin de la tête du chenal, spécialement les talus et les hauts-fonds entourant les bassins. Cette répartition ne coïncidait pas avec celle du krill, mais les deux séries de biomasse étaient significativement corrélées. La dynamique du capelan pendant un cycle de marée est caractérisée par un rassemblement contre les talus à la tête du chenal par les courants au début du flot, suivie par un saut au-dessus des hauts-fonds pendant le maximum du flot et d'un retour au chenal par les courants de surface sortant pendant le jusant. Chaque côté de la tête du chenal est caractérisé par une boucle distincte de rétention du capelan sur un cycle de marée, chacune faisant intervenir l'advection passive, la nage et la circulation estuarienne en deux couches. Cette répartition du capelan et sa dynamique en fonction du cycle de marée sont étroitement appariées avec la répartition locale des rorquals communs (Balaenoptera physalus) et des rorquals nains (Balaenoptera acutorostrata) observée par la flottille des bateaux d'observation ainsi qu'avec leurs stratégies typiques d'alimentation en relation avec le cycle de marée.

SIMARD, Y., J.K. HORNE, D. LAVOIE, I. McQUINN, 2000. Capelin TS: Effect of individual fish variability. J. Acoust. Soc. Am., 108(5) pt. 2, p. 2458.

LAVOIE, D., Y. SIMARD, F.J. SAUCIER, 2000. Aggregation and dispersion of krill at channel heads and shelf edges : the dynamics in the Saguenay - St. Lawrence Marine Park. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 57: 1853-1869.

L'organisation spatiale de l'agrégation d'euphausides (Thyanoessa raschi et Meganyctiphanes norvegica) à la tête du Chenal Laurentien est examinée à l'aide de données d'échointégration à 120 kHz acquises lors de huit missions aux étés 1994 et 1995 et des courants obtenus d'un modèle de circulation tridimensionnel à haute résolution. La circulation est le principal facteur contrôlant l'abondance et la distribution du krill. Le patron d'agrégation principal a la forme d'un U et inclut un corridor d'entrée le long du rebord nord du chenal, une zone d'accumulation majeure au large des Escoumins et un corridor de sortie le long du rebord sud. Toutefois, le patron spatial et la biomasse de cette agrégation à méso-échelle montrent de rapides fluctuations dues à la redistribution du krill à l'intérieur et à l'extérieur de la zone d'étude. Les accumulations locales sont contrôlées par l'interaction entre les courants de marée semi-diurne, la topographie et le phototactisme négatif du krill. Les forts courants verticaux présents le long du rebord du chenal en amont des Escoumins et aux seuils, concentrent et empilent le krill. Les mécanismes d'agrégation et de dispersion sont fortement influencés par le processus de blocage des eaux profondes se produisant aux seuils. Le cycle de vive-eau - morte-eau et le débit d'eau douce modulent l'intensité du blocage. La dynamique sous-jacente à la formation de cette importante agrégation de krill est d'une importance primordiale dans le lien trophique avec les baleines et les poissons du Parc Marin Saguenay - Saint-Laurent.

SIMARD, Y., D. LAVOIE, 1999. The rich krill aggregation of the Saguenay - St. Lawrence Marine Park : hydroacoustic and geostatistical biomass estimates, structure, variability, and significance for whales. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 56: 1182-1197.

L'agrégation d'euphausides à la tête du chenal principal de l'estuaire et du golfe du St-Laurent a été échantillonnée par hydroacoustique à 120 et 38kHz aux étés 1994 et 1995. Un réseau d'échantillonnage systématique couvrant une zone de 1 319 km2 a été visité à huit occasions. Les échos des poissons ont été séparés de ceux du krill d'après la différence d'intensité de réflexion acoustique aux deux fréquences. Des estimés globaux tant pour la biomasse totale que pour la fraction excédant 5 g de poids frais•m-3 ont été calculés par méthodes géostatistiques. Les euphausides étaient toujours composés exclusivement d'individus de la cohorte la plus âgée (2+) des deux espèces Thysanoessa raschi et Meganyctiphanes norvegica. La biomasse totale était de 8 ± 2 à 96 ± 8 kt et celle de la fraction dense de 0 à 56 ± 6 kt. Les deux types d'estimés étaient linéairement reliés. La biomasse était autocorrélée jusqu'à des distances de 10-15 km. Des structures anisotropiques de ˜ 2 x 5 km de rayon, allongées dans l'axe du chenal, étaient notables à petite échelle. La structure de taille particulière des euphausides et les variations importantes des estimés globaux seraient contrôlées par le transport horizontal. La région d'étude serait la plus riche zone d'agrégation de krill documentée à ce jour dans le nord-ouest de l'Atlantique. Ses densités sont comparables aux riches agrégations de krill de l'Antarctique. Cette agrégation de krill est au cœur de ce site d'alimentation traditionnel des baleines.

LAVOIE, D., Y. SIMARD, J. BENOÎT, P. LAROUCHE, B. THIBEAULT, 1996. Distribution des masses d'eau à la tête du chenal laurentien dans l'estuaire du Saint-Laurent aux étés 1994 et 1995. Rapp. tech. can. hydrogr. sci. océan., 176, 126 p .

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Des données de température et de salinité recueillies aux étés 1994 et 1995 à la tête du chenal Laurentien, ainsi que des images satellite, nous ont permis de caractériser les masses d'eau à cet endroit. Les trois masses d'eau typiques de ce système, les nappes superficielle, intermédiaire et profonde, avaient des caractéristiques indiquant : 1) un amincissement et une élévation de la nappe intermédiaire froide à la fin de l'été, associés à l'épaississement de la nappe profonde, 2) une nappe intermédiaire plus froide en 1995 et 3) une structure spatiale récurrente caractérisée par la convergence de la nappe intermédiaire froide dans la région au large des Escoumins. La remontée typique de la nappe intermédiaire froide à la tête du Chenal à été observée la plupart du temps, de même que les fronts associés aux contacts de celle-ci avec les masses d'eau adjacentes de la décharge du Saguenay et de l'estuaire supérieur. Nos résultats suggèrent que l'intensité et l'occurrence de ces phénomènes sont liées au cycle vive-eau/morte-eau et au vent qui génère régulièrement des remontées d'eau profonde le long de la côte nord.