LES MODÈLES EN BOÎTE
175
A Exercice 2. Renouvellement des eaux profondes en Méditerranée occidentale (Andrié et
Merlivat, 1988).
En Méditerranée occidentale, le refroidissement hivernal des eaux de surface (0-450 m)
conduit à la formation d’eaux denses qui coulent et ventilent les eaux profondes (450-2 000 m).
On suppose que les eaux profondes ne sont alimentées que par les eaux provenant de la base
de la thermocline (~450 m de profondeur) et que la formation de nouvelles eaux profondes
est compensée par le départ d’eau profonde par le détroit de Gibraltar. Entre 1971 et 1981, la
concentration en tritium à la base de la thermocline est restée constante (Cs = 3,3 TU). Durant
la même période, la concentration en tritium des eaux profondes (C ) est passée de 1,6 TU à
2,2 TU. On suppose que le réservoir profond est bien mélangé. Quel est le temps de résidence
de l’eau profonde en Méditerranée occidentale ?
(On donne : demi-vie du tritium : 12,4 ans)
à Exercice 3. Fertilisation artificielle de l’océan (Abraham et al., 2000).
Dans les zones HNLC (riches en sels nutritifs et pauvres en chlorophylle), le développement de
la biomasse est limité par l’absence de fer (voir chapitre 7). Au cours d’une expérience de fertilisation artificielle dans l’océan austral, on injecte du fer dissous dans les eaux de surface afin de
stimuler la production biologique et on étudie l’évolution de la concentration en chlorophylle
au cours du temps. Dans la zone enrichie en fer, l’augmentation de la concentration en chlorophylle suit une cinétique d’ordre 1 par rapport à cette même concentration en chlorophylle. La
constante de temps p est de l’ordre de 0,1 à 0,20 j'1.
1) En supposant que les eaux fertilisées ne sont pas diluées par les eaux environnantes et en
négligeant le broutage par le zooplancton, déterminez l’évolution de la concentration en
chlorophylle au cours du temps en fonction de g.
2) La perte de chlorophylle due au broutage du phytoplancton par le zooplancton suit une cinétique d’ordre 1 par rapport à la concentration en chlorophylle avec une constante de temps
k = 0,01 j’1. Est-il raisonnable de négliger son effet ?
3) Afin d’estimer la dilution de la chlorophylle par les eaux non fertilisées, on a injecté avec le
fer une quantité connue de SFb qui est un traceur passif. La concentration en SF6 dans la
zone fertilisée est divisée par 2 en 10 jours. Que vaut (constante de temps du renouvellement de l’eau dans la zone fertilisée) ?
4) En supposant que les concentrations initiales en chlorophylle dans la zone fertilisée et dans
les eaux environnantes non fertilisées sont identiques et que la concentration des eaux environnantes non fertilisées reste constante au cours de l’expérience, déterminez l’équation de
conservation de la chlorophylle dans la zone fertilisée et l’évolution de sa concentration au
cours du temps en fonction de p.
5) Sachant que durant l’expérience, la concentration en chlorophylle a augmenté d un facteur 6
en 10 jours, quelle est la valeur de u. ?
A Exercice 4. CFC et oxygène en mer de Marmara (Lee et al., 2002).
La mer de Marmara se trouve entre la mer Méditerranée (détroit des Dardanelles) et la
mer Noire (détroit du Bosphore). Le bassin profond de la mer de Marmara (100-500 m de
175
A Exercice 2. Renouvellement des eaux profondes en Méditerranée occidentale (Andrié et
Merlivat, 1988).
En Méditerranée occidentale, le refroidissement hivernal des eaux de surface (0-450 m)
conduit à la formation d’eaux denses qui coulent et ventilent les eaux profondes (450-2 000 m).
On suppose que les eaux profondes ne sont alimentées que par les eaux provenant de la base
de la thermocline (~450 m de profondeur) et que la formation de nouvelles eaux profondes
est compensée par le départ d’eau profonde par le détroit de Gibraltar. Entre 1971 et 1981, la
concentration en tritium à la base de la thermocline est restée constante (Cs = 3,3 TU). Durant
la même période, la concentration en tritium des eaux profondes (C ) est passée de 1,6 TU à
2,2 TU. On suppose que le réservoir profond est bien mélangé. Quel est le temps de résidence
de l’eau profonde en Méditerranée occidentale ?
(On donne : demi-vie du tritium : 12,4 ans)
à Exercice 3. Fertilisation artificielle de l’océan (Abraham et al., 2000).
Dans les zones HNLC (riches en sels nutritifs et pauvres en chlorophylle), le développement de
la biomasse est limité par l’absence de fer (voir chapitre 7). Au cours d’une expérience de fertilisation artificielle dans l’océan austral, on injecte du fer dissous dans les eaux de surface afin de
stimuler la production biologique et on étudie l’évolution de la concentration en chlorophylle
au cours du temps. Dans la zone enrichie en fer, l’augmentation de la concentration en chlorophylle suit une cinétique d’ordre 1 par rapport à cette même concentration en chlorophylle. La
constante de temps p est de l’ordre de 0,1 à 0,20 j'1.
1) En supposant que les eaux fertilisées ne sont pas diluées par les eaux environnantes et en
négligeant le broutage par le zooplancton, déterminez l’évolution de la concentration en
chlorophylle au cours du temps en fonction de g.
2) La perte de chlorophylle due au broutage du phytoplancton par le zooplancton suit une cinétique d’ordre 1 par rapport à la concentration en chlorophylle avec une constante de temps
k = 0,01 j’1. Est-il raisonnable de négliger son effet ?
3) Afin d’estimer la dilution de la chlorophylle par les eaux non fertilisées, on a injecté avec le
fer une quantité connue de SFb qui est un traceur passif. La concentration en SF6 dans la
zone fertilisée est divisée par 2 en 10 jours. Que vaut (constante de temps du renouvellement de l’eau dans la zone fertilisée) ?
4) En supposant que les concentrations initiales en chlorophylle dans la zone fertilisée et dans
les eaux environnantes non fertilisées sont identiques et que la concentration des eaux environnantes non fertilisées reste constante au cours de l’expérience, déterminez l’équation de
conservation de la chlorophylle dans la zone fertilisée et l’évolution de sa concentration au
cours du temps en fonction de p.
5) Sachant que durant l’expérience, la concentration en chlorophylle a augmenté d un facteur 6
en 10 jours, quelle est la valeur de u. ?
A Exercice 4. CFC et oxygène en mer de Marmara (Lee et al., 2002).
La mer de Marmara se trouve entre la mer Méditerranée (détroit des Dardanelles) et la
mer Noire (détroit du Bosphore). Le bassin profond de la mer de Marmara (100-500 m de