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GÉOCHIMIE MARINE
De plus, une campagne océanographique montre qu’en 1977, le A‘'C moyen des eaux profondes est
= -18,6 %o.
On supposera que :
- le carbone inorganique total (CID) est à l’état stationnaire ;
- on néglige les flux biologiques de carbone ;
- = (Al4CMudesurfJ195û = -75 %o
Réponses :
Considérons tout d’abord les simplifications suivantes :
1) Les flux biologiques de carbone étant négligeables, on a CIDprofond « CIDsurface
2) On observe que 15 ans après le pic des essais nucléaires à l’air libre, le A14C des eaux profondes est significativement modifié par le 14C anthropique. Le temps de résidence de l’eau
doit donc être de l’ordre de quelques décennies. On peut donc négliger la désintégration
radioactive dans le calcul.
3) On approxime l’évolution temporelle du AI4C des eaux de surface par une fonction en
escalier (cf pointillés sur la figure 5.6) :
- si t < 1962 :A14CS X = -75
- si t 2: 1962: A14 C^ =+100%o
4) La désintégration radioactive étant négligeable, on suppose qu’avant l’arrivée du 14C anthropique:A“cX = A'4CX = -75%o
La conservation de 14C est donnée par l’équation 5.20 :
dA14C
. l ’rofood - k (AI4C . -A14C . .)
(5.25)
e \
surface
profond-'
où kc est l’inverse du temps de résidence de l’eau, d’où
. . 14 ~ final
AUC*L = A^c^ e'*«'+ • ,
(1 -eA')
(5.26)
profond
profond
k
'
'
d’où
. ,
c '
/A14Cta
-AMCW \
1
k = ln ( -—------ -^ ] X 1
(5.27)
mirai
H final
I
f
X11 '-'profond
“ Vj surface/
Avec t =15 ans, on obtient kc- (40 ans)-1.
Le temps de résidence de l’eau profonde estimé par le 14C est donc de 40 ans.
Comparez les temps de résidence obtenus avec les deux méthodes. Quelle conclusion pouvezvous en tirez ?
Ce temps de résidence est très supérieur à celui déterminé à partir des isotopes de l’He. Même
si le flux d He hydrothermal n’est pas connu avec une très grande précision, il est peu probable
que l’on fasse une erreur d’un facteur 6,5 !
Comment alors expliquer la différence entre les deux estimations du temps de résidence ?
Une possibilité serait que la plongée directe d’eau de surface en profondeur n’assure qu’une
faible partie du renouvellement des eaux profondes. L’essentiel de l’eau provenant de la surface
pourrait venir de la base de la thermocline. La très forte augmentation de densité entre le
sommet et la base de la thermocline résulte en un temps de transit assez long à travers la thermocline. Nous verrons au chapitre suivant qu’il est typiquement de l’ordre de quelques décennies.
Entre 1954 et 1977, les eaux de la thermocline restant très pauvres en l4C anthropique (le l4C
GÉOCHIMIE MARINE
De plus, une campagne océanographique montre qu’en 1977, le A‘'C moyen des eaux profondes est
= -18,6 %o.
On supposera que :
- le carbone inorganique total (CID) est à l’état stationnaire ;
- on néglige les flux biologiques de carbone ;
- = (Al4CMudesurfJ195û = -75 %o
Réponses :
Considérons tout d’abord les simplifications suivantes :
1) Les flux biologiques de carbone étant négligeables, on a CIDprofond « CIDsurface
2) On observe que 15 ans après le pic des essais nucléaires à l’air libre, le A14C des eaux profondes est significativement modifié par le 14C anthropique. Le temps de résidence de l’eau
doit donc être de l’ordre de quelques décennies. On peut donc négliger la désintégration
radioactive dans le calcul.
3) On approxime l’évolution temporelle du AI4C des eaux de surface par une fonction en
escalier (cf pointillés sur la figure 5.6) :
- si t < 1962 :A14CS X = -75
- si t 2: 1962: A14 C^ =+100%o
4) La désintégration radioactive étant négligeable, on suppose qu’avant l’arrivée du 14C anthropique:A“cX = A'4CX = -75%o
La conservation de 14C est donnée par l’équation 5.20 :
dA14C
. l ’rofood - k (AI4C . -A14C . .)
(5.25)
e \
surface
profond-'
où kc est l’inverse du temps de résidence de l’eau, d’où
. . 14 ~ final
AUC*L = A^c^ e'*«'+ • ,
(1 -eA')
(5.26)
profond
profond
k
'
'
d’où
. ,
c '
/A14Cta
-AMCW \
1
k = ln ( -—------ -^ ] X 1
(5.27)
mirai
H final
I
f
X11 '-'profond
“ Vj surface/
Avec t =15 ans, on obtient kc- (40 ans)-1.
Le temps de résidence de l’eau profonde estimé par le 14C est donc de 40 ans.
Comparez les temps de résidence obtenus avec les deux méthodes. Quelle conclusion pouvezvous en tirez ?
Ce temps de résidence est très supérieur à celui déterminé à partir des isotopes de l’He. Même
si le flux d He hydrothermal n’est pas connu avec une très grande précision, il est peu probable
que l’on fasse une erreur d’un facteur 6,5 !
Comment alors expliquer la différence entre les deux estimations du temps de résidence ?
Une possibilité serait que la plongée directe d’eau de surface en profondeur n’assure qu’une
faible partie du renouvellement des eaux profondes. L’essentiel de l’eau provenant de la surface
pourrait venir de la base de la thermocline. La très forte augmentation de densité entre le
sommet et la base de la thermocline résulte en un temps de transit assez long à travers la thermocline. Nous verrons au chapitre suivant qu’il est typiquement de l’ordre de quelques décennies.
Entre 1954 et 1977, les eaux de la thermocline restant très pauvres en l4C anthropique (le l4C