La mer de Barents possède un écosystème particulièrement riche. Elle est affectée par le changement climatique actuel, comme le reste de l'Arctique. L'effet le plus visible et le plus connu est la réduction spectaculaire de la banquise. On examine dans cette thèse les répercussions de ces changements sur l'hydrologie et le phytoplancton en mer de Barents. Pour cela, on s'appuie sur la création d'une base de données historiques comprenant les paramètres hydrologiques et bio-géochimiques. Un modèle 3D bio-géochimique spécifique à l'écosystème arctique est aussi utilisé quand les observations sont manquantes. Enfin, les données satellites fournissent des séries temporelles de concentration de glace, de Chlorophyle-a...La mer de Barents est caractérisée par un front polaire séparant les eaux atlantiques issues des mers Nordiques des eaux arctiques dont la position est connue à l'ouest de 35°E. Nous avons pu montrer que ce front se sépare en deux branches dans l'Est du bassin: le front du Nord et le front du Sud. Ces fronts enferment les eaux de la mer de Barents qui se forment en hiver. Un doublement du volume des eaux atlantiques (une " Atlantification " de la mer de Barents), a aussi été mise en évidence. Elle accompagne un déplacement des fronts Nord et Sud vers le Nord-est. Le volume des eaux de la mer de Barents reste inchangé.Ces changements, affectant l'hydrologie et la glace de Mer, ont un impact significatif sur le phytoplancton. Les deux efflorescences qui le caractérisent ont lieu plus au Nord et à l'Est. La biomasse totale annuelle a augmenté de 40% lors des deux dernières décennies. Ce travail montre que les conditions de glace de mer et la structure frontale sont les paramètres clefs dirigeant la variabilitéinter-annuelle du phytoplancton. / The Barents Sea has a particularly rich ecosystem. This is an Arctic region subject to intense climate changes. The drastic decrease in sea ice cover is the most visible effect. What are the impacts of these climatic changes on the hydrology and phytoplankton? In order to answer these questions, this thesis relies on the creation of an extensive historical database of physical and bio-geochemical parameters. A 3D bio-geochemical model with an Arctic specific ecosystem is used when observations are lacking. At least, remote sensing data provides valuable time series of Ice concentration, Chlorophyll-a... The Polar Front, separating the Atlantic Water coming from the Nordic Sea from the Arctic Water, is the principal feature of the Barents Sea region. Its position is known west of 35°E, but we showed that the polar front splits into two branches in the East part of the Barents Sea: the "Southern Front" and the "Northern Front". They enclose the winter locally formed Barents Sea Water. An “Atlantification”, illustrating a doubling of the Atlantic Water volume, has been evidenced and goes along with a North-eastward shift of the fronts. These hydrological and sea ice changes have a significant impact on the phytoplankton development. The two blooms of the Barents Sea occur further North and East with a 40% total anual biomass increase for the last two decades. This study suggests that the winter sea ice conditions and the frontal structure are the key mechanisms driving the inter-annual phytoplankton variability.

Notre travail avait pour objectif d'apporter une contribution à l'amélioration des connaissances de l'environnement marin arctique. Plus précisément, nous nous sommes intéressés à l'étude des structures océaniques de surface, à la fois biologiques et physiques, dans les mers de Barents et de Kara, ainsi que dans la partie sud-est de la mer de Barents, à partir de l'imagerie spatiale opérant dans le domaine du visible, du proche infrarouge et de l'infrarouge thermique. Des mesures in situ nous ont permis de valider les algorithmes utilisés pour le traitement des images et de nous guider pour l'interprétation de celles-ci. Nous avons montré quelles étaient les zones apparemment les plus productives sur le plan de la production primaire et à quelle période de l'année se produisait l'efflorescence phytoplanctonique. Nous avons aussi mis en évidence les principaux fronts thermiques et hydrologiques, les directions suivies par les glaces de mer, leur relation avec les courants de surface, ainsi que le transport des sédiments et des polluants au débouché des fleuves sibériens. L'objectif sous-jacent à notre travail était de déterminer quelles étaient les régions les plus sensibles et les plus exposées à une éventuelle pollution du milieu marin. Au terme de ce travail, nous constatons que deux régions sont particulièrement vulnérables. Au nord de la mer de Barents, la zone de la lisière des glaces abrite un écosystème particulièrement important pour l'ensemble de la chaîne alimentaire arctique ; une quelconque pollution dans cette région pourrait, selon son occurrence, avoir des conséquences désastreuses, en raison de l'intensité et de la brièveté de la floraison phytoplanctonique. La partie sud-est de la mer de Barents, qui abrite elle aussi de nombreuses espèces animales, et où circulent des masses d'eau et des glaces potentiellement contaminées, constitue la deuxième zone à risques. Il serait donc souhaitable de porter les efforts de recherche sur l'étude de ces deux régions, qui, outre leur richesses biologiques, suscitent des intérêts croissants de la part des compagnies pétrolières en raison des réserves importantes du sous-sol en hydrocarbures et gaz naturel.