Evaluation de la pénétration du carbone anthropique en Méditerranée | Annexes
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Tableau 10: Récapitulatif des caractéristiques des méthodes d'estimation du carbone anthropique utilisées dans cette étude
Méthode
Méthode de Chen (C
0 )
Méthode de Gruber (∆C*)
Méthode TrOCA
Formulée par :
Chen et Millero (1979)
Gruber et al. (1996)
Touratier et al. (2007)
Principe
La méthode se base sur le calcul de la variation du CO2 total préformé TCO2
0
d’une masse d’eau entre le
moment de la plongée de la masse d’eau à un temps « t » et sa plongée à l’époque préindustrielle. Cette
technique de « back-calculation » consiste à dissocier le carbone inorganique dissous (TCO2) d’origine
naturelle du carbone d’origine anthropique (C
ant
). En dessous de la couche euphotique, les modifications du
système du CO2 vont être dues, essentiellement, à la respiration, la dissolution des carbonates et la
reminéralisation de la matière organique. En estimant ces changements et en les soustrayant de la
concentration du CO2 observé, nous pouvons remonter au signal original de l’équilibre atmosphérique du
CO2.
La méthode de Gruber emploie un traceur semi-conservatif ΔC* qui
reflète le piégeage du carbone anthropique et le déséquilibre air-mer
lorsque la parcelle d’eau quitte la surface de l’océan et n’est plus en
contact avec l’atmosphère.
Cette méthode repose sur le traceur quasi-conservatif TrOCA. Si l’oxygène
et l’alcalinité ne varient pas à l’échelle décennale, les variations temporelles
de TrOCA (∆TrOCA) sont directement proportionnelles à l’accumulation
de carbone anthropique (∆TCO2). Cette accumulation totale de C
ant peut
ainsi être déduite de l’augmentation de TrOCA depuis l’ère préindustrielle.
Hypothèses
 Rapports molaires constants ;
 Le potentiel effet des sulfures sur l’AT n’a pas été pris en considération ;
 Les eaux présentant une même température potentielle ont été considérées comme ayant la même AT°
et TCO2° ;
 Les effets compliqués du mixing et de la lente migration diffusive verticale du CO2 des eaux de surface
au régime des eaux profondes ont été négligées ;
 La relation liant l’alcalinité aux autres traceurs océaniques est restée la même depuis l’ère
préindustrielle ;
 L’océan opère à l’état stationnaire;
 Pendant l’ère préindustrielle le carbone préformé est resté relativement constant dans l’espace et dans
le temps.
 Le cycle naturel du carbone été à l’état stationnaire (constant) avant
l’apparition du carbone anthropique ;
 Les ratios du carbone par rapport à l’oxygène et du nitrate par
rapport à l’oxygène (r C: O2 et r N:O2) durant la photosynthèse, la
respiration et la reminéralisassions sont constants ;
 Le transport d’eau se fait majoritairement le long des surfaces
isopycnales (même densité) ;
 Le déséquilibre « efficace » air-mer est resté relativement constant
au niveau d’une zone de résurgence d’un intervalle de surface
isopycnale particulière.
 Rapports stœchiométriques constants avec le temps;
 L’alcalinité est restée constante depuis l’ère préindustriel ; TA°=TA ;
 La distribution à grande échelle de l’oxygène à l’intérieur de l’océan est
supposée non significativement affectée par l’activité humaine ; O2°=O2
Formule de calcul
𝑪
𝒂𝒏𝒕 = 𝑻𝑪𝑶 𝟐 − ⁡ 𝑪
𝒃𝒊𝒐 − 𝑪
𝟎,𝑷𝑰
𝐶
𝑏𝑖𝑜 = 0,5⁡𝛥𝑇𝐴 − (𝐶 𝑂 2
⁄ + 0,5 𝑁 𝑂 2
⁄ ). 𝛥𝑂 2
𝑪
𝒂𝒏𝒕 = ∆𝐂
∗ − ∆𝐂
𝒅𝒊𝒔
𝐶
𝑎𝑛𝑡 = 𝑇𝐶𝑂 2 − ⁡ 𝐶
𝑏𝑖𝑜 − 𝐶
0,𝑃𝐼 − ⁡ 𝛥𝐶
𝑑𝑖𝑠
𝐶
𝑏𝑖𝑜 = 0,5⁡𝛥𝑇𝐴 − (𝐶 𝑂 2
⁄ + 0,5 𝑁 𝑂 2
⁄ ). 𝛥𝑂 2
∆C
𝑑𝑖𝑠 = 𝑇𝐶𝑂 2 − ⁡𝐶
𝑏𝑖𝑜 − 𝐶
𝑒𝑞(𝑡) = ∆C
∗
í µí𝑪 𝑨𝒏𝒕
𝑻𝒓𝑶𝑪𝑨 =
𝑶 𝟐 + 𝟏, 𝟐𝟕𝟗 [𝑻𝑪𝑶 𝟐 −
𝟏
𝟐
𝑨𝑻] − 𝒆
(𝟕,𝟓𝟏𝟏−(𝟏,𝟎𝟖𝟕×𝟏𝟎 −𝟐 )𝜽−
𝟕,𝟖𝟏×𝟏𝟎 𝟓
𝑨𝑻 𝟐 )
𝟏, 𝟐𝟕𝟗
Avantages
 Méthode directe et rapide ;
 Complément de poids vis-à-vis de la méthode indirecte couteuse en temps qui consiste à déduire des
informations sur le CO2 à partir des données des radio-traceurs ;
 Cette méthode fournit une estimation de la variabilité spatiale du CO2 en excès, indépendante des
modèles et dont les résultats peuvent servir à la validation des prédictions faites par ces modèles.
 Prise en considération du déséquilibre air-mer lors de la plongée
de la masse d’eau ;
 Prise en considération du mixing (Gruber, 1998).
 La simplicité de la méthode TrOCA (avantage pratique) ;
 Nombre de paramètres requis réduit par rapport aux autres méthodes ;
 Elle fournit un moyen indépendant pour l’évaluation du C
ant
puisqu’elle ne repose pas sur les mêmes principes que les méthodes
de back-calculation ;
 Un nombre réduit d’hypothèses ;
 TrOCA complète d’autres traceurs tels que le NO, PO, PO4*, ∆C*,
N*, CFCs et le tritium dans l’identification des différentes masses
d’eau.
Définition des termes des équations : C
bio : contribution biologique ; C
o,PI : TCO2 préformé préindustriel ; C
dis : le déséquilibre ; C
eq(t) : TCO2 à l’équilibre avec l’atmosphère au temps t ; O2 : Concentration de l’oxygène dissous ; TCO2 : Concentration du carbone inorganique total;
TA : Alcalinité Totale ; θ : Température potentielle.