Dr. Sophia Johannessen, ‘history in the mud’, and oceanographic research in polar waters
Photo: Dr. Sophia Johannessen aboard the HMCS Margaret Brooke, March 2025 / Cpl Connor Bennett, Canadian Armed Forces
Author: Jamie Contos
Dr. Sophia Johannessen, from Fisheries and Oceans Canada / Pêches et Océans Canada (DFO), joins a team of Canadian scientists headed to the Antarctic aboard the Canadian Naval vessel, HMCS Margaret Brooke. The team is set to conduct first of its kind research into furthering Canadian understanding of polar waters.
“This is an amazing opportunity, and I am excited to have a chance to go. The Southern Ocean, which encircles Antarctica, plays a critical role in regulating the Earth’s climate,” said Dr. Johannessen.
The research team onboard the Margaret Brooke brings together scientists from five universities across Canada, coordinated by MEOPAR: Marine Environmental Observation, Prediction and Response Network, as well as scientists from three government departments, Natural Resources Canada (NRCan), Environment and Climate Change Canada(ECCC), and DFO). Alongside supporting the expedition scientists, NRCan, DFO, and MEOPAR have provided essential equipment to support the scientists’ research efforts in Antarctica and aboard the vessel.
Dr. Johannessen brings unique expertise as a geochemical oceanographer with a keen interest in studying sediment core records. She utilizes sediment cores to gain a greater understanding of ocean waters.
Dr. Johannessen is looking forward to all of the unique opportunities that this expedition will afford: working on a navy ship, working together with a collaborative group of scientists from across Canada, visiting Antarctic research bases, meeting scientists from other countries, and learning more about the oceans and around Antarctica.
“I wanted to do it to contribute a tiny piece to the oceanographic understanding of this fascinating place.”
Dr. Johannessen’s research interests range from light and underwater weather at the top of the ocean to the burial and reworking of sediments at the bottom. Although she mainly works in the coastal waters of British Columbia, Dr. Johannessen has also worked in the Arctic, Atlantic and open Pacific.
Dr. Johannessen has an impressive record with extensive experience both at home and abroad. She was an invited keynote speaker at the opening plenary session of the Estuarine and Coastal Science Association international conference in Hangzhou, China, this past September and has published over 50 research papers in international scientific journals.
Coupled with her academic accomplishments, Dr. Johannessen possesses expertise in several research areas, including the effects of climate change on coastal waters, blue carbon, oxygen dynamics and hypoxia, underwater weather (sinking particles), plus her personal favourite, history in the mud (sediment cores).
Through her interest in core sediment research, Dr. Johannessen can understand aspects of the ocean waters she studies, and Antarctica provides an ideal area for much-needed research.
Here is a brief explanation of her unique research approach in her own words:
“A rain of particles falls through the ocean, but it is not always the same at every time or in every place. There is a kind of weather underwater. Rainstorms or spring meltwater carry tiny particles of ground-up rock, leaves and soil off land into the ocean. Blooms of phytoplankton, zooplankton and jellyfish result in a blizzard of marine particles.
“The particles accumulate in the sediment (mud) at the bottom of the ocean, newer particles on top of older ones, building up a history. Then we go and collect cores – vertical tubes of mud about 50 cm long – cut them up into small layers, send them off for analysis and read that history.
Dr. Johannessen does both basic and applied research. Applied research questions are the ones that most people find interesting, such as ‘Could a decline in phytoplankton growth over the last 30 years in the Salish Sea explain the decline in salmon?’ or ‘How much could seagrass meadow blue carbon contribute to climate change mitigation?’
But to give good answers to those questions, it’s important to do basic work first. That basic work takes years or even decades to carry out, but once completed, scientists can have confidence in their answers to the more outwardly exciting short-term, applied research questions.
“Every core is different. Each one tells its own story.”
Portrait d’une scientifique en Antarctique: Sophia Johannessen
Dr Sophia Johannessen, « l’histoire enfouie dans la boue » et la recherche océanographique en eaux polaires
Dr Sophia Johannessen à bord du NCSM Margaret Brooke, mars 2025 / Cpl Connor Bennett, Forces armées canadiennes
Alors qu’un navire de la Marine royale canadienne entreprend une expédition record dans les eaux antarctiques, un effort de recherche collaboratif à l’échelle nationale vise à approfondir la compréhension scientifique du Canada des océans polaires et de leur climat.
Dr Sophia Johannessen, de Pêches et Océans Canada (MPO), fait partie de l’équipe de scientifiques canadiens qui se rendent en Antarctique à bord du NCSM Margaret Brooke. L’objectif de cette mission est de mener des recherches novatrices afin d’améliorer la compréhension canadienne des écosystèmes polaires.
« C’est une opportunité exceptionnelle, et je suis ravie d’y participer. L’océan Austral, qui entoure l’Antarctique, joue un rôle crucial dans la régulation du climat terrestre », explique Dr Johannessen.
L’équipe scientifique à bord du Margaret Brooke regroupe des chercheurs et chercheuses de cinq universités canadiennes, sous la coordination du Réseau d’observation, de prévision et de réponse environnementale marine (MEOPAR), ainsi que des spécialistes de trois ministères fédéraux : Ressources naturelles Canada (RNCan), Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) ainsi que Pêches et Océans Canada (MPO). Ces organismes ne se contentent pas de soutenir les scientifiques à bord : ils fournissent également le matériel essentiel à la réalisation des recherches en Antarctique et sur le navire.
« J’ai désiré participer à cette mission afin de contribuer, aussi modestement que cela puisse être, à la compréhension des océans de cet endroit fascinant. »
Dr Johannessen possède une expertise unique en tant qu’océanographe géochimiste, avec un intérêt particulier pour l’étude des carottes sédimentaires. Celles-ci lui permettent d’analyser la dynamique des océans et d’explorer les traces laissées par leur histoire.
Elle se réjouit des nombreuses opportunités qu’offre cette expédition : travailler à bord d’un navire militaire, collaborer avec des chercheurs de l’ensemble du Canada, visiter des stations de recherche en Antarctique, échanger avec des scientifiques internationaux et approfondir sa connaissance des océans et des environnements polaires.
Les recherches de Dr Johannessen couvrent un large éventail de sujets, allant de l’interaction entre la lumière et l’océan à la dynamique des sédiments enfouis en profondeur. Bien qu’elle se concentre principalement sur les eaux côtières de la Colombie-Britannique, elle a également mené des missions en Arctique, dans l’Atlantique et en haute mer du Pacifique.
Son parcours est exceptionnel : elle possède une vaste expérience, tant au Canada qu’à l’international. En septembre dernier, elle a été l’oratrice principale lors de la session plénière d’ouverture du congrès international de l’Association des sciences estuariennes et côtières , en Chine. De plus, elle est l’auteure de plus de 50 articles scientifiques publiés dans des revues internationales.
Outre ses accomplissements académiques, Dr Johannessen est spécialisée dans plusieurs domaines de recherche : les effets du changement climatique sur les eaux côtières, le carbone bleu, la dynamique de l’oxygène et l’hypoxie, ainsi que l’étude des particules sous-marines. Cependant, son sujet de prédilection demeurre l’histoire enfouie dans la boue, plus précisément, l’analyse des carottes sédimentaires.
« La boue est bien plus fascinante qu’on ne l’imagine ! J’adore analyser les carottes sédimentaires et découvrir ce qu’elles peuvent nous révéler sur l’histoire des océans. »
Grâce à ses recherches sur les carottes sédimentaires, Dr Johannessen décrypte des éléments cruciaux pour comprendre les écosystèmes océaniques. L’Antarctique, avec ses dynamiques marines uniques, représente un terrain d’étude idéal.
Elle décrit sa démarche scientifique ainsi :
« Une pluie de particules tombe dans l’océan, mais cette dynamique varie selon les lieux et les périodes.. Il existe une sorte de météo sous-marine. »
« Lors de fortes précipitations ou de la fonte printanière, des particules de roche broyée, de feuilles et de sol sont transportées depuis la terre vers l’océan. Ces événements déclenchent des floraisons de phytoplancton, de zooplancton et de méduses, engendrant une véritable tempête de particules marines. »
« Ces particules s’accumulent dans les sédiments au fond de l’océan : les plus récentes recouvrent les plus anciennes, formant ainsi une archive du passé.Nous prélevons ces couches sous forme de carottes sédimentaires, des cylindres verticaux de boue d’environ 50 cm de long, que nous découpons en fines sections pour les analyser et en extraire leur histoire. »
« Chaque carotte constitue un témoignage unique du passé. Chacune raconte sa propre histoire. »
Dr Johannessen mène à la fois des recherches fondamentales et appliquées.Celles-ci, souvent plus accessibles au grand public, traitent des enjeux concrets, tels que :
- Le déclin du phytoplancton dans la mer des Salish au cours des 30 dernières années pourrait-il expliquer la baisse des populations de saumons ?
- Dans quelle mesure le carbone bleu stocké par les herbiers marins peut-il contribuer à l’atténuation des changements climatiques ?
Cependant, pour répondre à ces questions, il est fondamental d’établir des bases scientifiques solides. Ce travail approfondi peut nécessiter des années, voire des décennies, mais il permet de fournir des réponses fiables aux enjeux qui préoccupent à la fois le grand public et les responsables.
Pour en savoir plus sur les recherches de Dr Johannessen et suivre l’expédition en Antarctique, abonnez-vous aux comptes de NRCan Science, Fisheries and Oceans Canada / Pêches et Océans Canada et MEOPAR: Marine Environmental Observation, Prediction and Response Networksur LinkedIn.
