Les marées internes constituent une source majeure de variabilité dans les océans stratifiés, mais leur influence sur la biogéochimie marine reste mal quantifiée, notamment dans les régions tropicales oligotrophes où la production primaire est limitée par l’apport en nutriments. Cette thèse étudie comment les marées internes influencent la chlorophylle-a et les nutriments au large du plateau amazonien, par quels mécanismes physiques, et comment ces effets s’étendent des processus verticaux locaux à la variabilité biogéochimique régionale. L’étude combine des observations à haute résolution acquises par glider lors de la campagne AMAZOMIX, des observations satellitaires et un modèle régional couplé physique–biogéochimie à 1/36°, afin d’examiner la variabilité des échelles semi-diurnes aux modulations mortes-eaux–vives-eaux et saisonnières.
Les observations par glider montrent que les marées internes modifient fortement la structure verticale de la chlorophylle-a. Lors des périodes de forte activité, le maximum profond de chlorophylle présente des déplacements verticaux de 15 à 45 m et une augmentation de son épaisseur d’environ 50 %. Ces changements s’accompagnent d’une redistribution verticale importante et d’une augmentation de 14 à 29 % du stock intégré de chlorophylle, montrant que les marées internes peuvent modifier à court terme la structure du maximum profond et le stock total de chlorophylle.
Les mécanismes alimentant la couche euphotique en nutriments ont ensuite été étudiés en séparant l’advection verticale induite par les marées internes de la diffusion turbulente diapycnale. Les profils de nutriments reconstruits à partir des observations du glider avec CANYON-B, associés à des estimations de turbulence évaluées par des mesures de microstructure, montrent que l’advection verticale fournit l’enrichissement moyen le plus important près de la base de la couche euphotique, avec des flux de 2,3 ± 0,5 mmol NO₃ m⁻² j⁻¹ et 0,4 ± 0,1 mmol Si m⁻² j⁻¹. La diffusion turbulente produit des flux plus faibles, d’environ 1,07 mmol NO₃ m⁻² j⁻¹ et 0,14 mmol Si m⁻² j⁻¹, mais constitue un transport irréversible à travers les isopycnes et peut devenir localement importante lors d’épisodes de mélange intense. Les marées internes agissent donc par deux mécanismes complémentaires : une redistribution advective forte, principalement oscillatoire, et un transport turbulent plus faible mais irréversible.
Des simulations jumelles avec et sans forçage de marée montrent que ces processus ont aussi une empreinte biogéochimique régionale et persistante. Les marées augmentent le nitrate de surface de plus de 50 % sur certaines zones du nord du plateau, du talus et le long de la principale voie de propagation des marées internes, tandis que la chlorophylle au large augmente d’environ 15 à 50 %. Leur influence est modulée saisonnièrement par la position de la nitracline et explique environ 63 % du contraste saisonnier simulé du nitrate de surface dans la région d’étude. Le forçage de marée génère aussi un signal cohérent mortes-eaux–vives-eaux d’environ 14,77 jours dans le nitrate et la chlorophylle, du talus vers les eaux hauturières. Le transport advectif vertical est important par rapport aux variations du stock de nitrate, atteignant un taux équivalent à 48,15 % du stock par jour près de la région de génération et environ 20 % par jour le long du transect de propagation.
Dans son ensemble, cette thèse montre que les marées internes influencent la chlorophylle et les nutriments au large du plateau amazonien en réorganisant la structure verticale de la colonne d’eau, en renforçant le transport des nutriments vers la couche euphotique et en modifiant les stocks de chlorophylle. Ces effets sont principalement contrôlés par l’advection verticale, complétée par le mélange diapycnal irréversible, et s’étendent des déplacements semi-diurnes locaux aux variabilités mortes-eaux–vives-eaux et saisonnières.
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Internal tides are a major source of variability in stratified oceans, yet their influence on marine biogeochemistry remains poorly quantified, particularly in tropical oligotrophic regions where primary production is strongly constrained by nutrient supply. This thesis investigates how internal tides influence chlorophyll-a and nutrient distributions off the Amazon shelf, through which physical mechanisms, and how these effects scale from local vertical processes to regional biogeochemical variability. The study combines high-resolution glider observations collected during the AMAZOMIX campaign, satellite observations, and a 1/36° coupled physical--biogeochemical regional model to examine variability from semidiurnal to spring--neap and seasonal timescales.
Glider observations show that internal tides strongly reshape the vertical structure of chlorophyll-a. During periods of enhanced internal-tide activity, the deep chlorophyll maximum undergoes vertical displacements of 15--45 m and increases in thickness by approximately 50%. These changes are accompanied by substantial vertical redistribution of chlorophyll and by a 14--29% increase in the vertically integrated chlorophyll stock, showing that internal tides can modify both the vertical structure of the DCM and the total chlorophyll inventory on short timescales.
The mechanisms supplying nutrients to the euphotic layer were then investigated by separating internal-tide-driven vertical advection from turbulent diapycnal diffusion. Nutrient profiles reconstructed from glider observations using CANYON-B, together with turbulence estimates independently evaluated against microstructure measurements, show that vertical advection provides the largest mean nutrient enrichment near the base of the euphotic layer, with fluxes of 2.3 ± 0.5 mmol NO₃ m⁻² d⁻¹ and 0.4 ± 0.1 mmol Si m⁻² d⁻¹. Turbulent diffusion produces smaller mean fluxes, approximately 1.07 mmol NO₃ m⁻² d⁻¹ and 0.14 mmol Si m⁻² d⁻¹, but constitutes an irreversible cross-isopycnal transport pathway and can become locally important during energetic mixing events. Internal tides therefore affect nutrient supply through two complementary mechanisms: a strong, predominantly oscillatory advective redistribution and a weaker but irreversible turbulent transport.
Twin simulations performed with and without tidal forcing demonstrate that these local processes also have a regional and persistent biogeochemical imprint. Tides increase surface nitrate by more than 50% over parts of the northern shelf, shelf break, and main internal-tide propagation pathway, while offshore chlorophyll increases by approximately 15--50%. Their influence is seasonally modulated by the vertical position of the nitracline and accounts for about 63% of the modelled seasonal contrast in surface nitrate over the study region. Tidal forcing also generates a coherent spring--neap signal of approximately 14.77 days in nitrate and chlorophyll, extending from the shelf break into offshore waters. Vertical advective transport is substantial relative to the nitrate inventory changes, reaching an inventory-equivalent rate of 48.15% d⁻¹ near the generation region and around 20% d⁻¹ along the propagation transect.
Overall, this thesis shows that internal tides influence chlorophyll and nutrient distributions off the Amazon shelf by reorganizing the vertical structure of the water column, enhancing nutrient transport toward the euphotic layer, and modifying chlorophyll inventories. Their effects are driven primarily by vertical advection, complemented by irreversible diapycnal mixing, and extend from local semidiurnal displacements to coherent spring--neap and seasonal biogeochemical variability across the shelf break and offshore propagation region.
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