Η Μεσόγειος θάλασσα είναι μια κλειστή θάλασσα που μπορεί να χωριστεί σε δυτικό και ανατολικό τμήμα. Η ανατολική Μεσόγειος είναι μεγαλύτερη σε μέγεθος από την δυτική και παρουσιάζει έντονο γεωλογικό ενδιαφέρον σε διάφορους τομείς. Συγκεκριμένα η νοτιοανατολική Μεσόγειος με την παρουσία της Μεσογειακής ράχης, της Λεκάνης Λεβαντίνης, του αβυσσικού πεδίου του Ηροδότου, του κώνου του Νείλου και του ηπειρωτικού μπλοκ του Ερατοσθένη αποτελεί ένα μεγάλο πεδίο ερευνών. Ένας τομέας ερευνών που τα τελευταία χρόνια παρουσιάζει μια έξαρση είναι η ύπαρξη πεδίων υδρογονανθράκων στην περιοχή. Το μεγαλύτερο ενδιαφέρον εστιάζεται στη γεωλογική εξέλιξη δυο λεκανών, της Λεβαντίνης νοτιοανατολικά της Κύπρου και του Ηροδότου νοτιοδυτικά της Κύπρου. Οι δυο αυτές λεκάνες σχηματίστηκαν την ίδια γεωλογική περίοδο ως λεκάνες προχώρας λόγω της καταβύθισης της Αφρικανικής πλάκας κάτω από την Ευρασία. Φιλοξενούν το ίδιο περίπου πάχος ιζημάτων όπως και ίδιους τύπους ιζημάτων. Έχουν διαφορετική γεωμετρία με την λεκάνη του Ηροδότου να είναι βαθύτερη και διπλάσια σε έκταση από την λεκάνη της Λεβαντίνης. Για την λεκάνη της Λεβαντίνης υπάρχουν αρκετά στοιχεία για την στρωματογραφία της, και τη δυνατότητα της να αναπτύξει πεδία υδρογονανθράκων, καθώς και πιστοποιημένα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου. Μέσω αυτών των στοιχείων και γνωρίζοντας ότι η λεκάνη Ηροδότου έχει ίδια ηλικία σχηματισμού συγκρίναμε τις δυο λεκάνες όσον αφορά την παλαιογεωγραφική τους εξέλιξη και την στρωματογραφία τους με σκοπό να εκτιμήσουμε τα αποθέματα που μπορεί να φιλοξενεί η λεκάνη του Ηροδότου. Σύγχρονα λαμβάνουμε υπόψη και το ρόλο που διαδραματίζουν στην εξέλιξη των λεκανών αλλά και της ευρύτερης περιοχής, το ηπειρωτικό μπλοκ του Ερατοσθένη και ο κώνος του Νείλου Παρουσιάζονται επίσης σεισμικά δεδομένα στα οποία φαίνονται άμεσοι δείκτες υδρογονανθράκων DHI (Direct Hydrocarbons Indicators) αλλά και άλλα στοιχεία που αφορούν την εξέλιξη των λεκανών. Αυτοί οι δείκτες συνδέονται άμεσα με σημεία στα οποία υπάρχουν διαφυγές υδρογονανθράκων, όπου πιθανά να υπάρχουν πεδία υδρογονανθράκων. Επίσης αναφέρεται ποια πρέπει να είναι τα κριτήρια ούτως ώστε να αναπτυχθούν υδρογονάνθρακες. Τέλος παρουσιάζεται ένας συγκεντρωτικός πίνακας με όλα τα συγκριτικά στοιχεία των δυο λεκανών, που μας δείχνει τα πιστοποιημένα στοιχεία της λεκάνης της Λεβαντίνης και τις εκτιμήσεις για την λεκάνη του Ηροδότου μέσα από την σύγκριση της με τη λεκάνη Λεβαντίνης. / The Mediterranean Sea is an close sea that can be divided into western and eastern part. The Eastern Mediterranean is larger in size than the west and has a big geological interest in various fields. Specifically, the southeastern Mediterranean in the presence of the Mediterranean ridge, the Levantine basin, the Herodotus abyssal plain, the Nile cone and the Eratosthenes continental block, is a large field of investigation. One of the main interesting topics is the genesis and the development of hydrocarbon fields in the area. The major focus is on the palaeogeographic evolution of two major basins, such as Levantine basin and Herodotus basin. These two basins were formed in the same geological period as foreland basins due to subduction of the African plate beneath Eurasia. Accommodate approximately the same sediment thickness and the same sediment types. They have different geometry with Herodotus basin is deeper and doubles in size from the Levantine basin. For the Levantine basin there is enough evidence for the stratigraphy, and the ability to develop oil fields and they are certified reserves of petroleum and natural gas. Through these elements and knowing that Herodotus basin formed in the same age we compared the palaeogeographic evolution and stratigraphy of the two basins with a view to assess the stocks that can accommodate the Herodotus basin. At the same time we take into account the role they played in the evolution of the basins, the Eratosthenes continental block and the Nile cone. Seismic data are also presented which show direct hydrocarbon indicators DHI (Direct Hydrocarbons Indicators) and other data concerning the evolution of the two basins. These indicators are directly linked to places where there are leaks of hydrocarbons, which are thought to be hydrocarbon fields. Finally we present a table summarizing all the comparisons of the two basins, which shows us the certified data of the Levantine basin and the estimated oil and gas reserves of Herodotus basin through the comparison of the Levantine basin.

A three-dimensional ocean model, ROMS, has been utilized to simulate the hydrodynamics and the ecosystem dynamics of the Northern Levantine Basin circulation. The model is one-way nested inside a coarser resolution Mediterranean Sea eco-hydrodynamics model, forced with realistically updated surface and lateral fluxes of momentum, mass, heat and nutrients. Scenario runs representing present and future time-slices of 5 years each have been used to investigate sensitivity to climate in the near future. Other sensitivity tests depending on model parameters and options have been performed. It is revealed that the Asia Minor Current, dominating the basin circulation, divides the basin into the two basic regions of coastal and open sea characteristics. Although satisfactory results are reached for the general behaviour of the ecosystem, the model tends to overestimate the surface chlorophyll concentration. Sea surface patterns of variables predicted by the model are compared with satellite data indicate general agreement in the seasonal patterns. Based on the selected climate change scenario for 30-40 year difference of the time slices, rises of 0.33

L’objectif de cette étude était de contribuer à une meilleure compréhension des poissons cartilagineux dans les eaux côtières libanaises du bassin oriental de la Méditerranée. Dans ce contexte, les différents aspects relatifs à la distribution, la diversité, la biologie et l’écologie de ces espèces ont été développés. Au total, 315 spécimens de poissons cartilagineux ont été échantillonnés appartenant à 25 espèces, dont 11 espèces de requins et 14 espèces de batoïdes. Aucune chimère n’a été enregistrée. Les données ont été collectées à partir (a) de captures expérimentales dans le cadre du projet "CIHEAM PESCA-Libano" et (b) d’observations périodiques des poissons dans les poissonneries et capturés par les pêcheurs. A partir des données de captures expérimentales, la distribution spatio-temporelle a été évaluée à travers lecalcul de ‘la capture par unité d'effort’. Cette dernière a été estimée à la fois à partir des données des scientifiques et commerciales, en prenant en considération le nombre total d’espèces. Différentes relations longueur-poids ont été établies pour 3 requins et 5 batoïdes, et cela pour les espèces présentant un nombre d’individus supérieur à 10. Finalement, la biologie et l’écologie de deux espèces commerciales bien exploitées dans les eaux côtières libanaises ont été présentées. / The aim of this study is to contribute to a better knowledge of cartilaginous fish in the Lebanese coastal waters, Eastern Mediterranean. Emphasis was placed on various aspects of the distribution, diversity, biology and ecology of these species. In this study, a total of 314 specimens of cartilaginous fish were sampled. These specimens constituted of 25 cartilaginousfish species, 11 shark species and 14 batoid species. No chimaeras were recorded. The data was collected from two sources: (a) an experimental survey in the framework of the CIHEAM PESCA-Libano project and (b) periodic observation of fisheries and catches of hired fishermen. Spatiotemporal distribution was evaluated using the Catch Per Unit Effort of the experimental survey data. Spatiotemporal diversity was also estimated taking into account the total number of species caught in the survey and fisheries/fishermen data. Length-weight relationships for three sharks and five batoids were also presented for species of the combined data sources having more than 10 individuals. Finally, the biology and ecology of two commercially significant and exploited species were also presented as a first step in their fishery management andconservation.

La répétitivité de l’Eastern Mediterranean Transient et le changement climatique affecte les écosystèmes marins du Levantin. La compréhension des réponses du zooplancton à ces variations est donc d’une importance majeure pour les services écosystèmiques. Ce travail est le premier à étudier la variabilité saisonnière et interannuelle et les spectres de taille du zooplancton en relation avec l’environnement au point B2 (N34º14.856 ; E35º36.067, Liban Nord). Dans ce contexte, une série temporelle unique de 14 ans a été effectuée avec un filet de 52 µm et analysée à l’aide d’un système d’imagerie semi-automatique, le Zooscan, pour détecter un changement dans le système pélagique. Les résultats ont montré que la biomasse maximale du zooplancton a été couplée au bloom phytoplanctonique printanier. Alors qu’une abondance maximale de petits organismes a été observée en été suggérant une période de recrutement des organismes. Suite à l’EMT-like en 2005, la salinité a augmenté dans la zone d’étude et tout le bassin. L’abondance et la biomasse du zooplancton ont augmenté subitement, lié à une augmentation probable de la production du phytoplancton cependant masquée par un possible contrôle de type "top down". L’enrichissement de la couche de surface en nutriments anthropiques a mené à des périodes ponctuels plus ou moins productives. La structure en taille du zooplancton a varié en fonction des facteurs hydrologiques. L’analyse des pentes a présenté une variabilité interannuelle liée aux abondances du zooplancton. Tandis que les formes ont montré une domination des individus de grandes tailles en hiver et au printemps. Cette mesure automatique peut être utilisée comme proxy de changement dans l’écosystème pélagique. / The occurring of the cyclic Eastern Mediterranean Transient and the climatic change have effects on the Levantine marine ecosystem. Understanding the response of zooplankton to such variations is of importance for ecosystem services. This thesis represents a pioneer study in enlightening the seasonality and the interannuality, as well as the spectra size of the zooplankton at a fix point B2 (N34º14.856; E35º36.067, North Lebanon). In this context, a 14 years unique time-series was conducted by a 52 µm mesh size net and analyzed with a powerful synthetic index, the Zooscan to monitor changes in the pelagic system. The results found that the maximum zooplankton biomass was coupled to the phytoplankton spring bloom, whereas abundances increased in the summer possibly due to the recruitment. Following the EMT-like in 2005, the salinity increased in the study area and the whole basin. Zooplankton abundance and biomass increased abruptly possibly related to the enhanced primary production which is hidden by the "top down" control by zooplankton. Moreover, the nutrients enrichment of anthropogenic origin at the sea surface characterized the site by more or less productive occasional periods. The zooplankton size structure has also changed along the period depending on the hydrological factors. The spectral slope analysis showed an interannual variability according to the abundances. While the spectra shape analysis displayed a domination of big size individuals during winter and spring seasons. This automatic measurement highlighted the efficiency of detecting changes in zooplankton that can be related to broader ecosystem perturbation.

Ce projet de recherche porte sur l’étude de la contamination de la côte libanaise par les composés organiques (HAP, DDE) et par les éléments-trace métalliques (Hg, Pb principalement). Les travaux sur les compartiments sédimentaires et biologiques de la côte libanaise constituent deux parties aux problématiques et aux approches distinctes autour desquelles s’articule cette thèse. Dans la première partie, l’analyse d’une carotte sédimentaire datée prélevée sur le plateau continental du Sud du Liban a permis de reconstituer l’historique de contamination dans le bassin Levantin. Les analyses de contaminants dans les sédiments de la carotte C1 combinés à la datation aux 210Pb et 137Cs ont permis d’obtenir un enregistrement fiable des variations du dépôt de mercure, de plomb et de HAP sur le plateau continental libanais, dans le bassin Levantin. Bien que les concentrations et les flux soient relativement faibles, une augmentation en deux phases des concentrations est bien mise en évidence par le profil sédimentaire de C1. Le charbon est identifié comme source principale de Pb, de Hg et de HAP dans le bassin Levantin entre la moitié du 19ème siècle et la moitié du 20ème siècle. Les résultats des ratios isotopiques du Pb et des ratios diagnostiques de HAP appuient ce constat. Les archives sédimentaires dans la carotte C1 fournissent un signal du dépôt de contaminants à l’échelle globale probablement lié aux sources d’émissions atmosphériques en provenance d’Europe Centrale et de l’Est. Dans la seconde partie, une étude de la contamination par les HAP du littoral libanais est menée suite à la marée noire résultant du conflit armé israélo-libanais en 2006. Une approche de biomonitoring sur trois ans utilisant l’espèce de moules invasives Brachidontes variabilis a été développée. Les résultats indiquent une décroissance progressive des concentrations de HAP dans l’écosystème intertidal du littoral libanais. La contamination par les HAP du fioul en zone subtidale en 2007 est nettement plus faible. Cependant la signature des HAP dans les tissus de moules prélevées trois ans après la marée noire indique toujours la présence des composés du fioul de Jiyeh. La contamination est particulièrement persistante dans certaines zones fortement touchées par la nappe de fioul en 2006. Il apparaît que l’état initial pré-marée noire n’a pas été atteint, même trois ans après la marée noire de Jiyeh. L’examen détaillé de l’évolution spatiale et temporelle de la contamination par les HAP de l’environnement intertidal est présenté dans ce volet de notre étude. / This research project aims at the study of the contamination of the Lebanese coast by PAHs, DDE, Hg and Pb. The research work is divided into two distinct parts concerning two environmental compartments (sedimentary and biological) and it addresses different questions and approaches. In the first part, the study of a dated sediment core raised from the continental shelf in southern Lebanese coast allowed reconstructing the contamination history in the Levantine basin. The contaminants’ analysis as well as 210Pb and 137Cs datation allowed obtaining a reliable record of mercury, lead and PAHs sedimentary deposition in the Lebanese continental margin in the Levantine basin. Although concentrations and fluxes are relatively low, a two-phase increase of concentration is found using C1 core sedimentary profiles. Coal was identified as the main source of Pb, Hg and PAHs in the Levantine basin between the mid 19th and the mid 20th century. Ratios of Pb stable isotopes and PAH diagnostic ratios support this assumption. The studied sedimentary archives provide also information on the deposition of contaminants on a global scale possibly related to atmospheric emissions mainly from Central and Eastern Europe. In the second part of the thesis, the study of contamination by PAHs of the Lebanese coast was undertaken following an oil spill in the south of Lebanon, which occurred after the bombardment by the Israeli military of the electric power plant in Jiyeh in 2006. We have set-up a biomonitoring program with an invasive mussel specie Brachidontes variabilis over a three-year study. Results indicate a progressive decrease of PAH concentrations in the intertidal ecosystem of the Lebanese coast. Contamination of the subtidal zone in 2007 by Jiyeh fuel oil was significantly lower. However, Jiyeh fuel oil signature was still detectable in mussel tissues even three years after the oil spill. Contamination was found to be particularly persistent in some of the highly oiled sites. It appears that pre-spill state was still not reached even three years following the oil spill. Detailed investigation of spatio-temporal changes of intertidal mussels contamination by PAH is also presented in this part of the thesis.