Evaluation de la pénétration du carbone anthropique en Méditerranée | Annexes
145
Annexe 7 : Calcul de l’âge des masses d’eau
 Détermination des âges par le couple 3 H/ 3 He
Le Tritium (
3
H ou T) est l’isotope radioactif de l’hydrogène qui se désintègre avec un temps de
demi-vie de 12,43 ans en sa fille stable,
3
He. Si l’émission du tritium en fonction du temps peut
être reconstruite, ce processus de pénétration peut être utilisé dans les études quantitatives des
mouvements des masses d’eau à travers l’identification du pic des bombes dans certaines masses.
La désintégration et la dispersion du tritium est le principal problème de cette méthode. Ceci peut
être dépassé en utilisant la combinaison entre le tritium et l’
3 He généré par la désintégration (
3 He
en excès) (Hagemann, et al., 1998).
L’Hélium (He) est un gaz très volatile ; dans la couche de mélange il s’échappe vers l'atmosphère.
Par contre, une fois la masse d'eau entrainée sous la couche de mélange, l'hélium produit par
désintégration du tritium est conservé. La concentration initiale de
3 H (celle au moment où l'eau
quitte la surface) est donc donnée par la somme des concentrations du
3 H et
3 He dans masse eau.
Suivant la méthode de Jenkins (1987), l’âge d’une parcelle d’eau (temps écoulé depuis le dernier
contact de la parcelle d’eau avec l’atmosphère) est calculé par l’équation:
𝑇 𝑇/𝐻𝑒 = 𝜆
−1 . 𝑙𝑛 (1 +
[ 𝐻𝑒⁡(𝑒𝑥𝑐)
3
]
[ 𝐻
3 ]
)
Les crochets représentent la concentration des éléments (en unité tritium UT pour une salinité de
35 : 1UT=2,4.10
-15 ml/g) ; λ correspond à la constante de désintégration du tritium (en unité de
temps inversée) : 1,77. 10
-9 s
-1
(λ= ln2 / t1/2 avec t1/2 temps de demi-vie du tritium).
Le calcul de l’Hélium en excès (en TU) est effectué selon l’équation suivante:
∆ 𝐻𝑒 𝑒𝑥𝑐 (𝑇𝑈) = 4,021 × 10
14
3
[
𝐶(𝑅 𝑀 − 𝑅 𝐴 ) + 𝐶
∗ 𝑅 𝐴 (1 − 𝛼)
(1 −
𝑆
100
)
]
Avec : C : La concentration mesurée de l’Hélium en cc(STP) g
-1
(c’est-à-dire, ml/g);
C*: La solubilité de l’hélium en ml/g;
RM : Le ratio isotopique mesuré ;
RA : Le ratio isotopique atmosphérique ;
α: L’effet isotopique de solubilité, typiquement 0,985;
S : Salinité. Pour une salinité de 35‰, 1TU-g d’
3 He correspond à 2,40×10
-15 cc(STP)
3 He ;
100 : Temps de renouvellement de la masse d’eau.