Production biologique du diméthylsulfoniopropionate (DMSP) et du diméthylsulfure (DMS) en fonction d'un gradient naturel en fer dans le Pacifique subarctique nord-est

Le diméthylsulfure (DMS) est le principal gaz biogénique sulfuré émis de l'océan vers l'atmosphère. TI peut exercer un effet refroidissant sur le climat en formant des aérosols sulfatés et en intensifiant l'albédo des nuages de basses altitudes, diminuant la quantité d'énergie radiative atteignant la surface de la Terre. Bien que le DMS puisse être produit directement par certaines espèces phytoplanctoniques, il provient principalement des bactéries hétérotrophes via la dégradation de son précurseur, le diméthylsulfoniopropionate (DMSP). Le DMSP est synthétisé par le phytoplancton en différentes concentrations selon les conditions environnementales, incluant la disponibilité du fer. La présente étude porte sur la dynamique microbienne du DMSP dans le Pacifique nord-est le long d'un gradient naturel en fer. Mes résultats montrent qu'une plus grande disponibilité en fer dans cette région océanique limitée en fer favorise la croissance des espèces productrices de DMSP et augmente le taux de conversion bactérien de DMSP en DMS. Ensemble, ces résultats indiquent que les apports en fer peuvent avoir un effet refroidissant sur le climat dans le Pacifique nord-est

Rings which are Essential over their Centers, II

A ring $R$ with center $C$ is said to be\textit{centrally essential} if the module $R_C$ is an essential extension of the module $C_C$. We describe centrally essential exterior algebras of finitely generated free modules over not necessary commutative rings and study properties of semi-Artinian centrally essential rings. V.T.Markov is supported by the Russian Foundation for Basic Research, project 17-01-00895-A.~ A.A. Tuganbaev is supported by Russian Scientific Foundation, project 16-11-10013

Dealing with the deluge of historical weather data: the example of the TEMPEST database

People have long been interested in the history of weather, particularly extremes, and chronologies of past events drawing on information from written records, have been compiled and published throughout history. In recent years, concern over current and future weather and climate has triggered a new level of interest in past weather events and their impacts. This interest, alongside the development of digital humanities research methods has resulted in a rapid growth in the number of online databases relating to historic weather and climate around the world. This paper reviews this expansion with reference to a range of examples, before documenting the design and creation of one such database, TEMPEST, an online repository for extreme weather history in the UK. TEMPEST has been created as the major output of the AHRC funded project ?Spaces of Experience and Horizons of Expectation: Extreme Weather in the UK, Past, Present and Future? (2013-2016). Unlike the majority of existing databases that rely on published materials, TEMPEST?s records are drawn from primary research into original documentary sources held in archives around the UK. The c. 18,000 records that TEMPEST currently contains offer personalised and geo-referenced insights into the relationship between society and extreme weather in the UK spanning a period of over 400 years. We conclude this paper by outlining some potential applications for TEMPEST, and suggesting directions for future research and resources in historical weather. We also consider broader issues for the digital humanities.publishersversionPeer reviewe

Relación entre el Dimetilsulfuro y la Fotofsiología del Fitoplancton en la Superfcie del Océano. Patrones Geográfcos y Variabilidad a Corto Plazo

[eng] Dimethylsulfide (DMS) and its algal metabolite precursor, dimethylsulfoproprionate (DMSP), are major players in the oceanic and atmospheric sulfur cycle. DMS is the most abundant volatile organic sulfur compound in the upper ocean and its global emission accounts ca. 28 Tg S per year, thus representing the main natural source of sulfur to the troposphere and about 30% of the global (including anthropogenic) sulfur emissions. DMS cycle has been the subject of hundreds of studies over the last 27 years because of its hypothesized role in climate regulation (CLAW hypothesis), where it has been postulated to regulate the number of cloud condensation nuclei over the oceans and hence reduce the total amount of solar radiation reaching the Earth's surface. However, this simplistic view has not been proven so far as the relationship between oceanic DMS concentrations and solar radiation is complex and involves several different actors. Both DMS and DMSP (hereafter referred together as DMS(P)) concentrations are variable in the surface ocean and physics, chemistry and biology in the photic upper layer all play important roles in their cycling, from DMSP biosynthesis to DMS ventilation, with their relative importance varying amongst the diversity of biomes and pelagic ecosystem settings encountered in the world's oceans. Hence, predicting DMS at a global scale needs an intricate understanding of processes affecting its cycle at all temporal and spatial scales. The premise of the thesis is to contribute to a better understanding of the different physical, chemical and biological drivers that shape the DMS(P) cycle in polar, tropical and sub- tropical oceanic environments from very short to longer term temporal scales. This work combines an extensive database of DMS measured at low and high frequency, in different regions and across environmental gradients, and at temporal scales that span from minutes to seasons. In the short term (minutes to hours) , exposure to UVR seems to play an important role in the physiological response of phytoplankton cells and DMS(P) production. Solar radiation also dictates the pace of variability in DMS concentration over diel (day-night) cycles, where DMS seems to be surprisingly coupled to photobiological clocks. However, while gross biological DMS production generally increases with light exposure, concentration depends on the net effect of production and losses by photolysis, microbial consumption and ventilation. As a result, no single pattern for diel DMS oscillations is valid for the global oceans. Extensive data gathering across many biogeographical provinces in the tropical and subtropical oceans confirmed that DMS distribution is better explained by abiotic factors (solar radiation, vertical mixing, light absorption by organic matter) and phytoplankton physiology (efficiency of photosystem II) than by indicators of plankton abundance and general activity. Our work also shows that inferences about the causes of the variability of DMS depend on the frequency of the data collection. During a circumnavigation cruise, data collected at low frequency translated into relatively low variation factor (5.1) within individual biogeochemical provinces. In contrast, high frequency data revealed much higher variation factor (96) because of the capture of sub-mesoscale variability. Statistical work on high frequency data showed that critical variability distances for DMS average 15 and 50 km for coastal and open ocean marine provinces, respectively. DMS distribution patchiness increases with productivity and latitude, with important implication for designing fieldwork and computational mapping of DMS concentration and emissions. Overall, this thesis sheds light on the complex interplay of physical, chemical and biological variables in the DMS cycle and emphasizes the difficulty of finding simple environmental drivers of quantitative applicability at global scales.[cat] El dimetilsulfur (DMS) i el seu precursor algal dimetilsulfoniopropionat (DMSP) són part fonamental del cicle del sofre als oceans i l’atmosfera. El DMS és el compost volàtil de sofre més abundant a l’oceà superficial, que n’emet a l’atmosfera una quantitat aproximada de 28 Tg S l’any. Això representa la principal font natural de sofre a la troposfera, i aproximadament un terç de l’emissió global de sofre, incloent-hi l’antropogènica. El cicle del DMS ha estat objecte de centenars d’estudis en els darrers 27 anys, motivats sobretot per la hipòtesi CLAW que proposava que el DMS és la principal font de nuclis de condensació de núvols sobre els oceans i, d’aquesta manera, ajuda a regular la quantitat de radiació solar que arriba a la superfície de la Terra i, de retruc, el clima. Aquesta hipòtesi, avui vista com a simplista, no s’ha arribat a provar totalment, sobretot perquè la relació entre radiació solar i concentració i emissió de DMS és complexa i hi intervenen múltiples factors. Tant la concentració del DMS com la del DMSP (que referim conjuntament com a DMS(P)) varien força en l’oceà superficial com a resultat de processos que van de la biosíntesi del DMSP a la ventilació del DMS. Aquests processos, a la vegada, responen a factors i actors físics, químics i biològics, la importància relativa dels quals varia entre biomes i configuracions de l’ecosistema pelàgic. Com a conseqüència, predir la distribució del DMS a escala global demana un coneixement profund de tots els processos implicats, a totes les escales temporals i espacials. L’objectiu general de la tesi és contribuir a conèixer millor els factors físics, químics i biològics que governen el cicle dels DMS(P) en aigües polars, subtropicals i tropicals a escales temporals molt diverses. El treball combina una base de dades extensa de mesures de DMS obtingudes a baixa i alta freqüència, en regions diverses, a través de gradients ambientals, i d’escales de temps que van des dels minuts fins a les estacions de l’any. A més curt termini (minuts a hores), l’exposició a la llum UV sembla jugar un paper important en la resposta fisiològica del fitoplàncton i la subseqüent producció de DMS(P). La radiació solar també dicta el ritme de variació de la concentració de DMS en cicles dia-nit, en què el DMS es mostra sorprenentment acoblat amb els rellotges fotobiològics. Tanmateix, malgrat que la producció biològical bruta de DMS generalment augmenta amb l’exposició a la llum, la concentració depèn de l’efecte net d’aquesta producció amb les pèrdues per fotòlisi, consum microbià i ventilació. Al capdavall, no sembla que hom pugui definir un patró d’oscil·lació dia-nit únic per al DMS a l’oceà global. L’obtenció de dades en moltes províncies oceàniques tropicals i subtropicals va confirmar que la distribució del DMS s’explica millor amb factors abiòtics tals com la radiació solar, la barreja vertical, l’absorció de la llum per la matèria orgànica, i també per factors de fisiologia de fitoplàncton, com l’eficiència del fotosistema II, més que amb els indicadors d’abundància i activitat general del plàncton. El treball mostra també que les inferències que hom pugui fer sobre les causes de variabilitat de la concentració del DMS depenen força de la freqüència d’observació. En una campanya de circumnavegació, les mesures fetes a baixa freqüència mostraven, per a una província donada, una amplitud de variació d’un factor de 5. En la mateixa província, les mesures d’alta freqüència mostraven una amplitud d’un factor de 96, perquè capturaven la variabilitat de mesoescala i submesoescala. L’anàlisi estadística de les dades d’alta freqüència va mostrar que les distàncies de variabilitat crítiques per al DMS eren de 15 i 50 km per aigües més costaneres i més oceàniques, respectivament. Les distàncies d’heterogeneïtat en la distribució del DMS es fan més curtes amb la latitud i com més productives són les aigües. Això té implicacions importants en el disseny de treball de camp i en els esforços de ‘mapejat’ computacional. En conjunt, la tesi aporta llum a la complexitat de les interaccions que intervenen en el cicle del DMS, i ressalta la dificultat de trobar una relació simple que permeti predir la concentració i emissió del DMS en qualsevol punt de l’oceà global a partir de variables ambientals conegudes

Links Between Dimethylated Sulfur and Phytoplankton Photophysiology in the Surface Ocean Geographical Paterns and Short-Term Variability = Relación entre el Dimetilsulfuro y la Fotofsiología del Fitoplancton en la Superfcie del Océano. Patrones Geográfcos y Variabilidad a Corto Plazo

Dimethylsulfide (DMS) and its algal metabolite precursor, dimethylsulfoproprionate (DMSP), are major players in the oceanic and atmospheric sulfur cycle. DMS is the most abundant volatile organic sulfur compound in the upper ocean and its global emission accounts ca. 28 Tg S per year, thus representing the main natural source of sulfur to the troposphere and about 30% of the global (including anthropogenic) sulfur emissions. DMS cycle has been the subject of hundreds of studies over the last 27 years because of its hypothesized role in climate regulation (CLAW hypothesis), where it has been postulated to regulate the number of cloud condensation nuclei over the oceans and hence reduce the total amount of solar radiation reaching the Earth's surface. However, this simplistic view has not been proven so far as the relationship between oceanic DMS concentrations and solar radiation is complex and involves several different actors. Both DMS and DMSP (hereafter referred together as DMS(P)) concentrations are variable in the surface ocean and physics, chemistry and biology in the photic upper layer all play important roles in their cycling, from DMSP biosynthesis to DMS ventilation, with their relative importance varying amongst the diversity of biomes and pelagic ecosystem settings encountered in the world's oceans. Hence, predicting DMS at a global scale needs an intricate understanding of processes affecting its cycle at all temporal and spatial scales. The premise of the thesis is to contribute to a better understanding of the different physical, chemical and biological drivers that shape the DMS(P) cycle in polar, tropical and sub- tropical oceanic environments from very short to longer term temporal scales. This work combines an extensive database of DMS measured at low and high frequency, in different regions and across environmental gradients, and at temporal scales that span from minutes to seasons. In the short term (minutes to hours) , exposure to UVR seems to play an important role in the physiological response of phytoplankton cells and DMS(P) production. Solar radiation also dictates the pace of variability in DMS concentration over diel (day-night) cycles, where DMS seems to be surprisingly coupled to photobiological clocks. However, while gross biological DMS production generally increases with light exposure, concentration depends on the net effect of production and losses by photolysis, microbial consumption and ventilation. As a result, no single pattern for diel DMS oscillations is valid for the global oceans. Extensive data gathering across many biogeographical provinces in the tropical and subtropical oceans confirmed that DMS distribution is better explained by abiotic factors (solar radiation, vertical mixing, light absorption by organic matter) and phytoplankton physiology (efficiency of photosystem II) than by indicators of plankton abundance and general activity. Our work also shows that inferences about the causes of the variability of DMS depend on the frequency of the data collection. During a circumnavigation cruise, data collected at low frequency translated into relatively low variation factor (5.1) within individual biogeochemical provinces. In contrast, high frequency data revealed much higher variation factor (96) because of the capture of sub-mesoscale variability. Statistical work on high frequency data showed that critical variability distances for DMS average 15 and 50 km for coastal and open ocean marine provinces, respectively. DMS distribution patchiness increases with productivity and latitude, with important implication for designing fieldwork and computational mapping of DMS concentration and emissions. Overall, this thesis sheds light on the complex interplay of physical, chemical and biological variables in the DMS cycle and emphasizes the difficulty of finding simple environmental drivers of quantitative applicability at global scales.El dimetilsulfur (DMS) i el seu precursor algal dimetilsulfoniopropionat (DMSP) són part fonamental del cicle del sofre als oceans i l’atmosfera. El DMS és el compost volàtil de sofre més abundant a l’oceà superficial, que n’emet a l’atmosfera una quantitat aproximada de 28 Tg S l’any. Això representa la principal font natural de sofre a la troposfera, i aproximadament un terç de l’emissió global de sofre, incloent-hi l’antropogènica. El cicle del DMS ha estat objecte de centenars d’estudis en els darrers 27 anys, motivats sobretot per la hipòtesi CLAW que proposava que el DMS és la principal font de nuclis de condensació de núvols sobre els oceans i, d’aquesta manera, ajuda a regular la quantitat de radiació solar que arriba a la superfície de la Terra i, de retruc, el clima. Aquesta hipòtesi, avui vista com a simplista, no s’ha arribat a provar totalment, sobretot perquè la relació entre radiació solar i concentració i emissió de DMS és complexa i hi intervenen múltiples factors. Tant la concentració del DMS com la del DMSP (que referim conjuntament com a DMS(P)) varien força en l’oceà superficial com a resultat de processos que van de la biosíntesi del DMSP a la ventilació del DMS. Aquests processos, a la vegada, responen a factors i actors físics, químics i biològics, la importància relativa dels quals varia entre biomes i configuracions de l’ecosistema pelàgic. Com a conseqüència, predir la distribució del DMS a escala global demana un coneixement profund de tots els processos implicats, a totes les escales temporals i espacials. L’objectiu general de la tesi és contribuir a conèixer millor els factors físics, químics i biològics que governen el cicle dels DMS(P) en aigües polars, subtropicals i tropicals a escales temporals molt diverses. El treball combina una base de dades extensa de mesures de DMS obtingudes a baixa i alta freqüència, en regions diverses, a través de gradients ambientals, i d’escales de temps que van des dels minuts fins a les estacions de l’any. A més curt termini (minuts a hores), l’exposició a la llum UV sembla jugar un paper important en la resposta fisiològica del fitoplàncton i la subseqüent producció de DMS(P). La radiació solar també dicta el ritme de variació de la concentració de DMS en cicles dia-nit, en què el DMS es mostra sorprenentment acoblat amb els rellotges fotobiològics. Tanmateix, malgrat que la producció biològical bruta de DMS generalment augmenta amb l’exposició a la llum, la concentració depèn de l’efecte net d’aquesta producció amb les pèrdues per fotòlisi, consum microbià i ventilació. Al capdavall, no sembla que hom pugui definir un patró d’oscil·lació dia-nit únic per al DMS a l’oceà global. L’obtenció de dades en moltes províncies oceàniques tropicals i subtropicals va confirmar que la distribució del DMS s’explica millor amb factors abiòtics tals com la radiació solar, la barreja vertical, l’absorció de la llum per la matèria orgànica, i també per factors de fisiologia de fitoplàncton, com l’eficiència del fotosistema II, més que amb els indicadors d’abundància i activitat general del plàncton. El treball mostra també que les inferències que hom pugui fer sobre les causes de variabilitat de la concentració del DMS depenen força de la freqüència d’observació. En una campanya de circumnavegació, les mesures fetes a baixa freqüència mostraven, per a una província donada, una amplitud de variació d’un factor de 5. En la mateixa província, les mesures d’alta freqüència mostraven una amplitud d’un factor de 96, perquè capturaven la variabilitat de mesoescala i submesoescala. L’anàlisi estadística de les dades d’alta freqüència va mostrar que les distàncies de variabilitat crítiques per al DMS eren de 15 i 50 km per aigües més costaneres i més oceàniques, respectivament. Les distàncies d’heterogeneïtat en la distribució del DMS es fan més curtes amb la latitud i com més productives són les aigües. Això té implicacions importants en el disseny de treball de camp i en els esforços de ‘mapejat’ computacional. En conjunt, la tesi aporta llum a la complexitat de les interaccions que intervenen en el cicle del DMS, i ressalta la dificultat de trobar una relació simple que permeti predir la concentració i emissió del DMS en qualsevol punt de l’oceà global a partir de variables ambientals conegudes

Curation and contextualisation of Welsh weather extremes by 18th and 19th century diarists

Non peer reviewe

Not so biodegradable: Polylactic acid and cellulose/plastic blend textiles lack fast biodegradation in marine waters.

The resistance of plastic textiles to environmental degradation is of major concern as large portions of these materials reach the ocean. There, they persist for undefined amounts of time, possibly causing harm and toxicity to marine ecosystems. As a solution to this problem, many compostable and so-called biodegradable materials have been developed. However, to undergo rapid biodegradation, most compostable plastics require specific conditions that are achieved only in industrial settings. Thus, industrially compostable plastics might persist as pollutants under natural conditions. In this work, we tested the biodegradability in marine waters of textiles made of polylactic acid, a diffused industrially compostable plastic. The test was extended also to cellulose-based and conventional non-biodegradable oil-based plastic textiles. The analyses were complemented by bio-reactor tests for an innovative combined approach. Results show that polylactic acid, a so-called biodegradable plastic, does not degrade in the marine environment for over 428 days. This was also observed for the oil-based polypropylene and polyethylene terephthalate, including their portions in cellulose/oil-based plastic blend textiles. In contrast, natural and regenerated cellulose fibers undergo complete biodegradation within approximately 35 days. Our results indicate that polylactic acid resists marine degradation for at least a year, and suggest that oil-based plastic/cellulose blends are a poor solution to mitigate plastic pollution. The results on polylactic acid further stress that compostability does not imply environmental degradation and that appropriate disposal management is crucial also for compostable plastics. Referring to compostable plastics as biodegradable plastics is misleading as it may convey the perception of a material that degrades in the environment. Conclusively, advances in disposable textiles should consider the environmental impact during their full life cycle, and the existence of environmentally degradable disposal should not represent an alibi for perpetuating destructive throw-away behaviors

Two versions of short-term phytoplankton ecophysiology and taxonomic assemblages in the Arctic Ocean’s North Water (Canada, Greenland)

Photosynthetic performance in open marine waters is determined by how well phytoplankton species are adapted to their immediate environment and available light. Although there is light for 24 h a day during the Arctic summer, little is known about short-term (h) temporal variability of phytoplankton photosynthetic performance in Arctic waters. To address this, we sampled the North Water (76.5°N) every 4 h over 24 h at two stations on the East and West sides that are influenced by different water masses and current conditions. We specifically investigated phytoplankton pigments, the xanthophyll cycle (XC), which is an indication of photoprotective capacity, and photosynthesis–irradiance (PE) response curves, at the surface and 20 m depth. The photophysiological parameters on the two sides differed along with the taxonomic signal derived from accessory pigments. On both sides, surface XC pigments showed high photoprotection capacity with the dinodinoxanthin–diatoxanthin (DD) and the violaxanthin, antheraxanthin and zeaxanthin cycles correlated with incoming radiation. The PE results showed that communities dominated by small flagellates on the western side performed better compared to diatom dominated communities on the eastern side. We conclude that phytoplankton and photosynthetic capacity differed consistent with known hydrography, with implications for a changing Arctic

Bio-optical characterization of offshore NW Mediterranean waters: CDOM contribution to the absorption budget and diffuse attenuation of downwelling irradiance

We investigated the peculiar bio-optical characteristics of the Mediterranean Sea focusing on the spectral diffuse attenuation coefficient [Kd (λ)] and its relationship with chlorophyll a concentration (Chl a), complemented with measurements of light absorption by chromophoric dissolved organic matter (CDOM) and the optical properties of particulate material. The non-water absorption budget showed that CDOM was the largest contributor in the 300-600 nm range (>60% of the absorption at 443 nm in the euphotic layer), increasing to 80% within the first optical depth (FOD). This translated into CDOM accounting for >50% of KdBio (λ) (the irradiance attenuation coefficient caused by all non-water absorptions) between 320 and 555 nm and throughout both layers (FOD and euphotic). Indeed, we tested three Chl a-based bio-optical models and all three underestimated Kd (λ), evidencing the importance of CDOM beside Chl a to fully account for light attenuation. The Morel & Maritorena (2001) model (M&M 01) underestimated Kd (λ) in the UV and blue spectral regions within the FOD layer, showing lower differences with increasing wavelengths. The Morel et al. (2007a) model (BGS 07) also underestimated Kd (λ) in the FOD layer, yet it performed much better in the 380-555 nm range. In the euphotic layer, the Morel (1988) model (JGR 88) underestimated Kd ( λ) showing higher differences at 412 and 443 nm and also performed better at higher wavelengths. Observed euphotic layer depths (Z1%) were 28 m shallower than those predicted with the M&M 01 empirical relationship, further highlighting the role of CDOM in the bio-optical peculiarity of Mediterranean Sea. In situ measurements of the CDOM index (Φ), an indicator of the deviation of the CDOM-Chl a average relationship for Case 1 waters, gave a mean of 5.9 in the FOD, consistent with simultaneous estimates from MODIS (4.8±0.4). The implications of the bio-optical anomaly for ecological and biogeochemical inferences in the Mediterranean Sea are discussed.Fil: Pérez, Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; ArgentinaFil: Galí, Martí. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; España. Laval University; CanadáFil: Royer, Sarah Jeanne. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: Sarmento, Hugo. Universidade Federal do São Carlos; BrasilFil: Gasol, Josep M.. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: Marrasé, Cèlia. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: Simó, Rafel. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; Españ