A formação de águas profundas na Antártica afeta diretamente o clima global, uma vez que este processo conecta os ramos superior e inferior da circulação termohalina global (MOC). Avaliar os impactos das mudanças climáticas nestes processos é importante para compreensão do transporte global de calor pelos oceanos e para realização de projeções climáticas. Aplicando a forçante interanual Coordinated Ocean-Ice Reference (CORE), foi realizada uma simulação de 60 anos (1948-2007) utilizando o ROMS com módulos de gelo marinho e plataforma de gelo ativos. Uma rodada preliminar de 100 anos foi realizada com forçante do ano normal CORE, para gerar campos estáveis de inicialização da rodada interanual. Para ambos os experimentos adotou-se uma grade circumpolar periódica com resolução variável, alcançando cerca de 5 km na borda sul. Para investigar as massas de água foi aplicada a Análise Multiparamétrica Ótima - OMP. As principais massas de água do Mar de Ross foram identificadas: Água de Superfície Antártica (AASW), Água Circumpolar Profunda (CDW), Água de Fundo Antártica (AABW) e Água de Plataforma (SW), posteriormente separadas em Água da Plataforma de Gelo (ISW) e Água de Plataforma de Alta Salinidade (HSSW). Os resultados são consistentes com observações prévias (Bergamasco, 2002; Orsi & Wiederwohl, 2009; Budillon, 2011). A simulação interanual sugere que o Oceano Austral vem sofrendo um processo de aquecimento e diminuição de salinidade. Houve um aumento do calor advectado pela CDW e uma diminuição da salinidade das águas de plataforma e da AABW, consistente com as observações de Johnson & Doney (2006). A capacidade do modelo regional ROMS de reproduzir as águas de plataforma ISW, HSSW e a AABW é uma importante contribuição para estudos climáticos, visto que os modelos globais não conseguem representar tais processos. A inclusão de parametrizações explícitas dos processos de gelo marinho e plataforma de gelo capacita o ROMS para reproduzir os processos associados a criosfera, possibilitando a obtenção de projeções mais realísticas. / Dense water formation around Antarctica is recognized as a significant process that significantly impacts the global climate, since that\'s where the linkage between the upper and lower limbs of Global Thermohaline Circulation takes place. Assessing whether these processes may be affected by rapid climate changes and all the eventual feedbacks is crucial to fully understand the ocean heat transport and to provide quality future climate projections. Applying the Coordinated Ocean-Ice Reference (CORE) interannual forcing we have run a 50-year simulation (1948-2007) using ROMS with a new sea ice/ice shelf thermodynamics module. Another 100-year simulation forced with CORE normal year was previously run to provide stable starting fields. The normal year consists of single annual cycle of all the data that are representative of climatological conditions over decades and can be applied repeatedly for as many years of model integration as necessary. The 60-year forcing has interannually varying data from 1948 to 2007, which allows validation of model output with ocean observations. Both experiments employed a periodic circumpolar variable resolution grid reaching less than 5 km at the southern border. By applying the OMP water masses separating scheme, we were able to identify the main Ross Sea water masses: Antarctic Surface Water (AASW), Circumpolar Deep Water (CDW), Antarctic Bottom Water (AABW) and Shelf Water (SW), further separated into Ice Shelf Water (ISW) and High Salinity Shelf Water (HSSW). Results are consistent with previous observational studies (Bergamasco, 2002; Orsi & Wiederwohl, 2009; Budillon, 2011). The interannual simulation indicates that the Southern Ocean is becoming warmer and less salty. The CDW poleward heat transport increased while shelf waters salinity as well as the AABW salinity decreased during the simulation period, consistent with Johnson & Doney (2006), who have reported the export of less dense AABW. ROMS capability to represent ISW, HSSW and AABW is an important contribution to climate studies, since IPCC class models seem unable to provide reliable representations of such important processes, which may lead to projections of more realistic scenarios. This is significantly improved in this study by including more explicit sea ice/ice shelf parameretization. ROMS is able to reproduce cryosphere-linked mechanisms of dense water formation around Antarctica.

Quels sont les grands patrons de distribution des espèces et quels sont les facteurs qui les contrôlent? Ces questions sont au cœur des problématiques macroécologiques et prennent un intérêt tout particulier au regard du réchauffement climatique global actuel. L’objectif principal de ce travail de thèse était de déterminer les patrons de distribution actuels des espèces d’oursins antarctiques et subantarctiques à l’échelle de l’océan Austral et de mettre en évidence les facteurs qui contrôlent ces distributions. La modélisation des niches écologiques d’une vingtaine d’espèces d’oursins a permis de mettre en évidence deux grands patrons de distribution : (1) un premier représenté par les espèces dont la distribution n’est pas limitée au sud du Front Polaire et s’étend des côtes antarctiques aux zones subantarctiques et tempérées froides et (2) un deuxième constitué d’espèces restreintes à la zone antarctique. Au sein de ces deux patrons, cinq sous-patrons ont également pu être défini sur la base de différences de distribution latitudinale et bathymétrique entre groupes d’espèces. Cette approche biogéographique par modélisation de niche écologique a été complétée par l’analyse de similarité de l’ensemble des faunes d’oursins, de bivalves et de gastéropodes, au niveau spécifique et générique, entre biorégions de l’océan Austral. Cette analyse démontre qu’il existe chez les oursins et les bivalves des connexions fauniques entre l’Amérique du Sud et les zones subantarctiques ainsi qu’une séparation entre l’Est et l’Ouest antarctique. Au contraire, les faunes de gastéropodes subantarctiques montrent des affinités plutôt antarctiques que sud-américaines, l’Antarctique ne formant qu’une unique province pour ce clade. Ces différences entre clades sont interprétées comme étant le résultat d’histoires évolutive et biogéographique distinctes entre oursins et bivalves d’une part et gastéropodes d’autre part. L’hypothèse d’une réponse évolutive différente des clades aux changements environnementaux survenus au cours du Cénozoïque est avancée. Enfin, l’existence de connexions fauniques trans-antarctiques est mise en évidence dans l’étude des trois clades ; celles-ci sont interprétées comme le résultat de la dislocation de la calotte ouest-antarctique et l’ouverture de bras de mer trans-antarctiques au cours du Pléistocène. Parmi les paramètres environnementaux utilisés dans la modélisation des niches écologiques, les résultats montrent que trois paramètres jouent un rôle majeur dans la distribution des oursins : la profondeur, la couverture de glace et la température des eaux de surface. Toutefois, l’importance relative de ces paramètres diffère selon les espèces d’oursins étudiées. L’étude du genre Sterechinus souligne tout particulièrement ces différences. En effet, l’espèce S. neumayeri est plus sensible aux conditions environnementales qui prédominent près des côtes antarctiques (température des eaux de surface et couverture de glace), alors que S. antarcticus semble être beaucoup moins contraint par ces mêmes paramètres. La distribution potentielle de S. antarcticus est d’ailleurs beaucoup plus étendue en latitude. Cependant, S. antarcticus n’est pas présent sur l’ensemble de son aire de distribution potentielle, ceci pouvant être expliqué alternativement par le résultat (1) de facteurs océanographiques (rôle de barrière biogéographique joué par le Front Polaire), (2) d’interactions biotiques (phénomènes de compétition inter-spécifique) et (3) du contexte temporel (colonisation toujours en cours). / What are the forcing factors and main patterns of species distribution? This question is the core of macroecological issues and is of particular interest in the present context of global warming. The main objectives of this thesis were to determine the current distribution patterns of Antarctic and sub-Antarctic echinoid species at the scale of the whole Southern Ocean and to highlight the forcing factors that control them. The ecological niche modelling of 19 echinoid species showed that distribution is mainly structured in two patterns: (1) a first one represented by species that are not limited to the south of the Polar Front and distributed from the Antarctic coasts to the sub-Antarctic and cold temperate areas, and (2) a second one with species restricted to the Antarctic area. Within these two main patterns, five sub-patterns were also identified that depend on differences in the latitudinal and depth range of species groupings. In addition to this approach of biogeography by ecological niche modelling, a similarity analysis of echinoid, bivalve and gastropod fauna between bioregions of the Southern Ocean was performed at species and genus levels. This analysis reveals faunal connections between southern South America and sub-Antarctic areas in echinoids and bivalves, along with a partition between the East and West Antarctic. On the contrary, sub-Antarctic gastropod fauna show Antarctic rather than South American affinities and the Antarctic form a sole and unique province in this clade. These differences between clades are interpreted as the result of distinct biogeographic and evolutionary histories between echinoids and bivalves on the one hand, and gastropods on the other hand. The proposed hypothesis is that clades developped different evolutionary responses to the environmental changes that occurred during the Cenozoic. Finally, in the three clades, trans-Antarctic faunal connections are shown and interpreted as a result of West Antarctic Ice Sheet collapses and the setting up of trans-Antarctic sea-ways during the Pleistocene. Among the environmental parameters used for the ecological niche modelling, results show that the three following parameters play the main part in echinoid distribution: depth, sea-ice cover and sea surface temperature. However, the relative importance of these parameters depends on the species under studies. These differences are particularly emphasized in the case study of the genus Sterechinus. The species S. neumayeri is indeed the most dependent on environmental conditions that prevail along the Antarctic coasts (sea surface temperature and sea-ice cover), while S. antarcticus doesn’t seem to be so much under the control of these parameters. Accordingly, the potential distribution of S. antarcticus in latitude is the most extended. However, S. antarcticus is not present over the whole area of its potential distribution, what can be explained as the result of either (1) oceanographic factors (role of the Polar Front as a biogeographical barrier), (2) biotic interactions (inter-specific competition) or (3) the temporal context (still ongoing colonization).

A formação de águas profundas na Antártica afeta diretamente o clima global, uma vez que este processo conecta os ramos superior e inferior da circulação termohalina global (MOC). Avaliar os impactos das mudanças climáticas nestes processos é importante para compreensão do transporte global de calor pelos oceanos e para realização de projeções climáticas. Aplicando a forçante interanual Coordinated Ocean-Ice Reference (CORE), foi realizada uma simulação de 60 anos (1948-2007) utilizando o ROMS com módulos de gelo marinho e plataforma de gelo ativos. Uma rodada preliminar de 100 anos foi realizada com forçante do ano normal CORE, para gerar campos estáveis de inicialização da rodada interanual. Para ambos os experimentos adotou-se uma grade circumpolar periódica com resolução variável, alcançando cerca de 5 km na borda sul. Para investigar as massas de água foi aplicada a Análise Multiparamétrica Ótima - OMP. As principais massas de água do Mar de Ross foram identificadas: Água de Superfície Antártica (AASW), Água Circumpolar Profunda (CDW), Água de Fundo Antártica (AABW) e Água de Plataforma (SW), posteriormente separadas em Água da Plataforma de Gelo (ISW) e Água de Plataforma de Alta Salinidade (HSSW). Os resultados são consistentes com observações prévias (Bergamasco, 2002; Orsi & Wiederwohl, 2009; Budillon, 2011). A simulação interanual sugere que o Oceano Austral vem sofrendo um processo de aquecimento e diminuição de salinidade. Houve um aumento do calor advectado pela CDW e uma diminuição da salinidade das águas de plataforma e da AABW, consistente com as observações de Johnson & Doney (2006). A capacidade do modelo regional ROMS de reproduzir as águas de plataforma ISW, HSSW e a AABW é uma importante contribuição para estudos climáticos, visto que os modelos globais não conseguem representar tais processos. A inclusão de parametrizações explícitas dos processos de gelo marinho e plataforma de gelo capacita o ROMS para reproduzir os processos associados a criosfera, possibilitando a obtenção de projeções mais realísticas. / Dense water formation around Antarctica is recognized as a significant process that significantly impacts the global climate, since that\'s where the linkage between the upper and lower limbs of Global Thermohaline Circulation takes place. Assessing whether these processes may be affected by rapid climate changes and all the eventual feedbacks is crucial to fully understand the ocean heat transport and to provide quality future climate projections. Applying the Coordinated Ocean-Ice Reference (CORE) interannual forcing we have run a 50-year simulation (1948-2007) using ROMS with a new sea ice/ice shelf thermodynamics module. Another 100-year simulation forced with CORE normal year was previously run to provide stable starting fields. The normal year consists of single annual cycle of all the data that are representative of climatological conditions over decades and can be applied repeatedly for as many years of model integration as necessary. The 60-year forcing has interannually varying data from 1948 to 2007, which allows validation of model output with ocean observations. Both experiments employed a periodic circumpolar variable resolution grid reaching less than 5 km at the southern border. By applying the OMP water masses separating scheme, we were able to identify the main Ross Sea water masses: Antarctic Surface Water (AASW), Circumpolar Deep Water (CDW), Antarctic Bottom Water (AABW) and Shelf Water (SW), further separated into Ice Shelf Water (ISW) and High Salinity Shelf Water (HSSW). Results are consistent with previous observational studies (Bergamasco, 2002; Orsi & Wiederwohl, 2009; Budillon, 2011). The interannual simulation indicates that the Southern Ocean is becoming warmer and less salty. The CDW poleward heat transport increased while shelf waters salinity as well as the AABW salinity decreased during the simulation period, consistent with Johnson & Doney (2006), who have reported the export of less dense AABW. ROMS capability to represent ISW, HSSW and AABW is an important contribution to climate studies, since IPCC class models seem unable to provide reliable representations of such important processes, which may lead to projections of more realistic scenarios. This is significantly improved in this study by including more explicit sea ice/ice shelf parameretization. ROMS is able to reproduce cryosphere-linked mechanisms of dense water formation around Antarctica.

L’océan Austral abrite encore des populations exceptionnelles de prédateurs marins (manchots, albatros, phoques…). Bien qu’activement étudiés, l’approche fonctionnelle des relations proies-prédateurs souffre encore d’un manque de connaissances chez les prédateurs marins. Etudier comment ces animaux utilisent les habitats est essentiel pour mieux comprendre leur écologie. Par ailleurs, dans une période où les écosystèmes sont soumis à d’importantes pressions d’origine anthropique (surpêche, pollutions, changement climatique), la connaissance de l’écologie d’une espèce est primordiale pour bien caractériser les aires à protéger. Le gorfou macaroni Eudyptes chrysoplophus est un oiseau marin pélagique et constitue l’espèce de manchot la plus abondante dans l’océan Austral (> 6 millions de couples). Au cours des 30 dernières années, les effectifs des populations de Géorgie du Sud et de l’île Marion ont fait face à une diminution drastique (> 30%). Actuellement, les populations de gorfou macaroni des Terres Australes et Antarctiques Françaises (archipel des îles Crozet et îles Kerguelen) abritent encore plus de 50% des effectifs mondiaux. Cependant, les comportements de recherche alimentaire de ces deux populations étaient jusqu’à présent encore mal connues. Au cours de cette thèse, nous avons étudié les stratégies de recherche alimentaire du gorfou macaroni, au cours de l’intégralité de son cycle de reproduction (incubation, élevage et crèche) de Kerguelen et Crozet, îles caractérisées par des environnements océanographiques contrastés. Les ajustements du comportement alimentaire face aux contraintes énergétiques liées à la reproduction et aux variations de la production biologique de leurs environnements ont été examinés en détail. Grace à des mesures biologiques d’origine télémétrique et/ou d’appareil embarqué (trajectoires, comportement de plongées) couplées à des données satellitaires (données environnementales), nous avons pu mettre en évidence l’existence : 1) d’un comportement de recherche alimentaire spécifique et de genre : sur les 2 sites étudiés, un ajustement similaire des déplacements, de l’effort d’approvisionnement, du régime alimentaire a été observé en réponse aux contraintes énergétiques imposées par la reproduction. En incubation, les deux sexes ciblent principalement les fronts océanographiques, les tourbillons et les zones filamentaires situées en eaux pélagiques au cours de longs trajets. En période d’élevage, les femelles s’approvisionnent plus près des côtes, majoritairement sur le plateau et au bord des talus afin de pouvoir alimenter régulièrement la progéniture. En crèche, les mâles ciblent à nouveau les structures frontales tandis que les femelles s’éloignent tout en restant inféodées aux talus. A l’aide de la littérature, nous avons pu observer que cette stratégie semble opérer à l’échelle de l’aire de répartition de l’espèce. 2) d’une plasticité phénotypique inattendue : l’approche comparative entre les îles Kerguelen et Crozet a permis d’étudier les points communs et les différences des stratégies d’approvisionnement entre les deux localités, liées aux conditions environnementales locales. Les deux populations semblent toutes deux très dépendantes des pics saisonniers de productivité primaire. En revanche, des variations d’éloignements à la colonie inter - site et intra – sexe plus importantes qu’attendues ont été observées mettant en évidence une flexibilité phénotypique insoupçonnée pour un prédateur marin pélagique. Cette étude est l’une des rares ayant couvert l’ensemble d’un cycle de reproduction chez les manchots. L’importante variabilité comportementale démontrée réitère le besoin impératif de prendre en compte l’intégralité d’un cycle pour mieux comprendre et définir les stratégies d’approvisionnement d’une espèce. / The Austral Ocean still hosts a great population of marine predators (i.e. penguins, albatross, and seals). Despite well studied, the functional approach investigating the relationship between prey and predators in the marine ecosystem is still poorly known. Knowledge on habitat selection and use of marine species is essential to better understand their ecology and behaviour. The knowledge about the ecology of key species is essential to characterise and identify the areas to protect and to predict the future of populations that may be affected by global changes. This is particularly true in an area where the natural ecosystems are more and more perturbed by anthropogenic activities (i.e. over-fishing, pollution, and climate change). The Macaroni penguin is the most abundant penguin species in the Austral Ocean (> 6 millions pairs). It is also the biggest consumer of secondary resources, in terms of biomass, in the world. Over the past 30 years the Macaroni penguin populations situated in South Georgia and Marion Island suffered of 30% population decline. At the moment, Kerguelen and Crozet Islands (French Southern Territories) still host more than 50% of their global population, however the foraging behaviour of this species is still poorly known. The objective of this research is to study the different foraging behaviour strategies of a pelagic seabird : the Macaroni penguin Eudyptes chrysoplophus during its whole breeding cycle (incubation, brood, crèche). The populations’object of study breed in different oceanographic conditions : the Kerguelen and Crozet archipelagos. The variation in foraging behaviour driven by energetic constraints, which is associated to the reproduction and to the biological production, has been studied in details. Telemetry data (i e. trajectories and diving behaviour) combined with environmental data obtained by remote sensing allowed determining that : 1) Foraging strategies of Macaroni penguin breeding in two different locations differ in terms of movement, foraging effort and foraging niche during their breeding cycle in response to reproduction constraints. In incubation, both sexes carried out long journeys and targeted large oceanographic structures such as fronts, eddy and transport fronts. During the brooding phase, the females foraged closer to the colony adjusting their foraging behaviour based on their offspring needs, targeting the shelf and the slope. When crèche started, males targeted large scale structures whereas females still foraged on the slope. At this time, a shift in the diet composition was observed. 2) The comparative approach between Kerguelen and Crozet allowed to highlighting differences in foraging strategies, in response to local environmental conditions. However, greater than expected variations in foraging areas were observed inter-site and inter-sex. These results have pointed out an unexpected phenotypic flexibility for a pelagic marine predator. This research investigated the entire breeding cycle of a penguin, a fact still rare in ecology. The observed degree of behavioural variability reiterates the imperative to take into account an entire cycle to better understand and define the foraging strategies of a species.

Les foraminifères planctoniques vivants (LPF) contribuent à la pompe biologique du carbone océanique en générant des flux de Corg (cytoplasme) et de Cinorg (test calcaire). Dans cette étude, la morphométrie des tests, les abondances et les compositions spécifiques des assemblages de LPF dans l'océan Indien Sud (30°S-60°S, 50°E-80°E), ont été caractérisées à partir de la collecte par filet à plancton stratifié (Multinet) sur 19 stations échantillonnées pendant trois étés consécutifs (2012- 2014). En démontrant l'efficacité d'échantillonnage du Continuous Plankton Recorder pour spatialiser les données observées en 19 stations, l’étude de la dynamique de population des LPF montre l'effet de la position des fronts sur la production des LPF. Pour mieux contraindre l'impact des LPF dans la pompe biologique du carbone des hautes latitudes, la biomasse protéique et la masse calcique de plus de 2000 foraminifères ont été mesurées. Les différences de biomasse protéique et de poids normalisé par la taille entre années, espèces et masses d'eau suggèrent que les paramètres environnementaux affectent la production de Corg et de Cinorg des LPF. Le rôle des LPF sur la pompe biologique de carbone marin dépend des conditions hydrologiques et trophiques du milieu. Le rapport Corg/Cinorg est très différent selon les espèces considérées. L'applicabilité des tests de foraminifères planctoniques comme proxy de paléopompe du carbone dans les hautes latitudes dépendrait donc de l'effet exercé par les variations des conditions écologiques, et de la composition de l’assemblage. Cette étude propose une première estimation des budgets Corg et Cinorg produits par les LPF dans l’Océan Indien Austral. / Planktonic foraminifera contribute to the marine biological carbon pump by generating organic (cytoplasm) and inorganic (shell) carbon fluxes. In this study, we characterized LPF total abundances, assemblages and test morphometry (minimum diameter) along 19 stations sampled by stratified plankton net (Multinet), during three consecutive austral summers (2012-2014) in the Southern Indian Ocean (30°S-60°S, 50°E-80°E). By demonstrating the efficiency of CPR for LPF sampling, we analysed population dynamic between 19 multinet sampling stations, showing the effect of frontal position on LPF production. To better constrain the impact of those organisms in the biological carbon pump at high latitudes, we have quantified the individual protein-biomass and test calcite mass of more than 2000 LPF. Differences in size-normalized protein-biomass and in size-normalized weight between years, species, and water bodies suggest that environmental parameters affect the production of planktonic foraminifera organic and inorganic carbon to varying degrees. Consequently, planktonic foraminifera are assumed to affect the biological carbon pump, depending on ecological conditions and biological prerequisites. The applicability of planktonic foraminifera tests as proxy of the past biological carbon pump in high latitudes would hence critically depend on the effect exerted by changing in ecological conditions, and the presence of different species. This study proposes a first estimation of planktonic foraminifera Corg and Cinorg standing stock and fluxes in the Southern Indian Ocean.

The swift parrot (Lathamus discolor, Psittacidae) is an endangered, austral migrant that inhabits forests and woodlands of south-eastern Australia. With a small population size (2500 birds), broad winter distribution (1 250 000 km2) and often cryptic nature, the swift parrot is a challenging species to study. In autumn they migrate north from their Tasmanian breeding grounds in search of suitable food resources throughout their winter range on mainland Australia. They are therefore dependent on a combination of suitable wintering, migration and breeding habitats. Although they spend a large proportion of their lives within winter habitats, the spatial and temporal dynamics of habitat use in this part of their range is poorly understood. This thesis aims to provide a greater understanding of large-scale winter habitat use by swift parrots, in both historic and current contexts, and provide a basis for future conservation management. ¶ Swift parrots, or red-shouldered paroquets as they were previously known, were among the first Australian birds to be scientifically described and illustrated following European settlement in 1788. However, within 60 years of settlement, habitats throughout the range of the species were being impacted upon. An important aspect of this habitat loss is the speed and spatial extent with which it occurred throughout the parrots’ broad distribution. Although the most extensive habitat loss in some areas occurred during colonial times, habitats continue to be lost as a result of various land management practices. Such impacts are also likely to be exacerbated by the ongoing cumulative impact with rapid climate change. As a result the swift parrot is an endangered species and is the subject of an ongoing national recovery program, to which this thesis contributes. ¶ Conserving habitat for the swift parrot, and other wide-ranging fauna species, is challenging since impacts in one area tend to be dismissed based on the assumption that there is sufficient habitat in other areas. These conservation challenges are discussed in regard to the national swift parrot recovery program. Although recovery program implementation for this species has been successful in identifying and protecting some important habitats, there are still many gaps in our knowledge that need to be addressed through a continuing and adaptive recovery effort, including an understanding of variable habitat use throughout their winter range. ¶ A study of swift parrot winter habitat use was therefore conducted at 53 sites across New South Wales over five years (2001-2005). Swift parrots used a diversity of winter foraging habitats in coastal and/or western slopes regions of New South Wales each year, including several habitats that occur in endangered ecological communities. Landscapes containing winter foraging habitat included scattered trees, remnant vegetation and continuous forests, and swift parrots foraged extensively on lerp and nectar from a diversity of tree species within these. The occurrence of swift parrots at foraging sites was primarily associated with the abundance of lerp, nectar and non-aggressive competitors. Although swift parrot abundance fluctuated significantly between years and regions, over half of all foraging sites were used repeatedly, highlighting their likely importance for conservation. ¶ Patterns of habitat use throughout the species’ winter range were also studied across five states/territories using volunteer data from 4140 surveys. These surveys were conducted by up to 300 volunteers twice a year, for seven years (1998-2004) with swift parrots detected in 19% of surveys. As a result, this study provided the first demonstration of large-scale drought related movements by a migratory population throughout their winter range. It also demonstrated the dynamic spatial and temporal patterns of winter habitat use, including repeated use of sites, by an austral migrant. Four regions in central Victoria were used most consistently, although the birds also visited other regions each year. ¶ During drought swift parrot abundance was significantly correlated with rainfall, whereby most of the population either concentrated in a few regions or migrated longer distances (up to 1000km) to drought refuges in wetter coastal areas. However, swift parrot abundance was not associated with specific climate variables during years of average to high rainfall throughout most of their range. Instead they appeared to prefer habitats within particular regions. Importantly this study emphasises that conservation measures need to be implemented throughout the distribution of migratory species, including drought refuge habitats and areas outside conservation reserves.

La grande extension méridienne et la faible profondeur du plateau de Kerguelen en font un obstacle majeur à l'écoulement zonal du Courant Circumpolaire Antarctique (CCA) dans le secteur indien de l'océan austral. Tandis que la majorité du transport du CCA est dévié au nord des îles Kerguelen, le reste (50 x 10 m3 s-1) doit passer plus au sud, probablement par les passages profonds du Fawn Trough (56°S, 77°E, 2650 m) et du Princess Elizabeth Trough (64°S, 82°E, 3650 m). Pourtant, le détail de la circulation autour du plateau est longtemps resté méconnu, en raison des difficultés à récolter des données dans cette région éloignée de toute route commerciale, d'un climat particulièrement rude et de la présence de la banquise recouvrant la moitié du plateau en hiver. L'objectif de cette thèse est d'améliorer notre connaissance de la circulation moyenne autour du plateau de Kerguelen. Pour cela, un large éventail d'outils allant de l'analyse d'observations récentes à l'utilisation de modèles numériques de circulation a été utilisé. Les données obtenues à l'aide d'éléphants de mer instrumentés sont présentées en détail. Une procédure de calibration et de validation de ces profils hydrologiques est proposée. Ce jeu de données, constitué d'un grand nombre de sections à haute résolution spatiale, est ensuite combiné avec d'autres observations plus conventionnelles (in situ et satellites) pour construire un nouveau schéma de circulation dans la région. L'existence d'un courant intense traversant le passage du Fawn Trough est alors mise en évidence. Les observations directes du courant du Fawn Trough pendant la campagne récente TRACK (resp.: Y.-H. Park) confirment l'importance de ce courant, qui concentre plus de 40 x 10 m3 s-1, soit 30 % du transport total du CCA. La connaissance de la circulation développée à partir des observations est ensuite utilisée pour valider une simulation au 1/4° de résolution. A l'aide de tests de sensibilité sur une configuration régionale de l'Océan Indien Sud, l'importance de la bonne représentation des caractéristiques des masses d'eau profonde et de la bathymétrie pour obtenir une simulation réaliste est mise en évidence. Finalement, une analyse dynamique de la simulation est menée, montrant comment la circulation résulte d'une combinaison des effets de la bathymétrie et du vent au travers de la balance de Sverdrup topographique. L'extension méridienne du CCA est maximale dans la région du plateau de Kerguelen, augmentant régionalement le forçage du vent. En permettant le passage de la partie sud du CCA près de la divergence antarctique (entre 60°S et 65°S), où le pompage d'Ekman est très intense, le plateau de Kerguelen pourrait favoriser indirectement l'accélération du CCA.

D'après le dernier rapport du Groupe Intergouvernemental d'Experts sur l'Evolution du Climat (GIEC), la réalité d'un réchauffement majeur du climat est sans équivoque. Ce travail de thèse a consisté à dresser un bilan des changements climatiques passés et récents dans l'océan Austral et à évaluer si l'impact de ces changements sur la distribution spatiale des oiseaux marins était déjà détectable et/ou prévisible. Grâce aux données historiques d'observation en mer par bateau sur 12 espèces d'oiseaux marins, nous avons mis en évidence une diminution d'abondance chez trois espèces et des changements de distribution contrastés entre les années 1980 et 2000. Ces espèces ont la particularité d'exploiter les eaux subtropicales où le réchauffement a été plus intense pendant cette période. Les suivis télémétriques apportent des informations précieuses sur la variabilité spatio-temporelle de la distribution des zones d'alimentation. Les modèles d'habitat nous ont permis de (1) caractériser les habitats exploités d'un point de vue océanographique, (2) comprendre la réponse des oiseaux aux variations saisonnières et interannuelles du climat, et enfin (3) prédire la distribution future des habitats favorables en utilisant les projections climatiques du GIEC. Les deux espèces étudiées ciblent des zones productives où les ressources sont prédictibles dans le temps et l'espace. Les variations saisonnières de la distribution du pétrel à menton blanc (Procellaria aequinoctialis) de Kerguelen sont principalement gouvernées par la dynamique de la glace de mer alors que les manchots royaux (Aptenodytes Patagonicus) de Crozet sont étroitement liés au front polaire. Ces structures océanographiques, forcées par la température, gouvernent la distribution et l'abondance des ressources disponibles pour les prédateurs. Le réchauffement de 1 à 3°C prédit par les modèles climatiques pourrait donc avoir des conséquences importantes sur la disponibilité des proies. Ainsi, nos modèles d'habitat prédictifs ont révélé un déplacement de 300 km vers le sud des zones d'alimentation du manchot royal d'ici la fin du 21ème siècle. Un tel changement serait bien au-delà des capacités de recherche alimentaire actuelles des manchots. Malgré les incertitudes liées aux modèles et aux réponses des niveaux trophiques inférieurs, nos résultats suggèrent une forte pression de sélection sur les stratégies d'approvisionnement des oiseaux marins dans les années à venir.

Le phytoplancton joue un rôle important dans le cycle du carbone sur Terre, de par l'absorption du dioxyde de carbone au cours de la photosynthèse. Si les campagnes en mer offrent la possibilité d'acquérir des données à haute fréquence et à fine échelle spatio-temporelle, l'observation spatiale procure une description synoptique et sur de longues périodes de la chlorophylle-a, pigment principal du phytoplancton océanique. Chaque mission satellitaire qui mesure la couleur de l'eau est limitée en couverture océanique (traces du satellite, nuages, etc.). La couverture spatiale journalière peut augmenter considérablement en combinant les données issues de plusieurs satellites. L'objectif de cette thèse a été de concevoir, développer et tester des méthodes de combinaison de données couleur de l'eau, provenant des capteurs américains SeaWiFS et MODIS/Aqua, pour des applications en temps réel relevant de l'océanographie opérationnelle. Trois concepts ont été retenus : la moyenne pondérée par l'erreur capteur (conserve la netteté des structures mais n'utilise que les données existantes), l'analyse objective (améliore la couverture spatiale, mais lisse le champ en contrepartie), et une dernière approche innovante basée sur la transformée en ondelettes (conserve la netteté des structures et améliore la couverture du champ). L'opérationnalité de ces trois méthodes a été démontrée.<br />L'intérêt d'utiliser des données combinées a été montré à travers la mise en évidence des modes de variabilité dominants de la dynamique océanographique et biologique dans l'Océan Austral, en utilisant les données combinées SeaWiFS + MODIS/Aqua de la ceinture circumpolaire pour la période 2002-2006.

L'Océan Austral est le siège de processus de formation d'eaux modales, profondes et de fond, ce qui en fait un acteur d'importance dans la séquestration du carbone anthropique. Dans cette étude la distribution de carbone anthropique dans l'Océan Austral a été analysée en employant différentes méthodes diagnostiques. Les résultats déduits d'observations collectées à la frontière Indien-Atlantique (WOCE/CIVA2) montrent des inventaires de carbone anthropique plus élevés que les précédentes estimations basées sur les observations ou déduites de modèles océaniques. Parallèlement à l'invasion de carbone anthropique, le cycle du carbone océanique subit l'impact du changement climatique à travers la modification des processus dynamiques et biogéochimiques. L'analyse de données acquises entre 1978 et 2001 (GEOSECS, INDIGO, WOCE et OISO) montre que l'accroissement de carbone inorganique dissous (DIC) dans les Eaux de Mode (300-800m) est significatif sur les deux décennies. Sur la période 1985-2001, il est montré que les variations de DIC observées dans ces masses d'eau sont inférieures à l'accroissement de carbone anthropique. La différence, associée à une diminution des concentrations moyennes d'oxygène, pourrait être expliquée par une modification de la production primaire dans la région frontale circumpolaire. L'ensemble de ces résultats suggère, d'une part, de réviser les inventaires de carbone anthropique à l'échelle de l'Océan Austral et, d'autre part, de mieux prendre en compte le couplage entre cycles biogéochimiques et forçages climatiques pour séparer la variabilité naturelle et les impacts anthropiques dans l'océan.