LA CIRCULATION THERMOHALINE
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comme 230Th mais qui est 10 fois plus soluble. Les profils « non linéaires » sont dus à la
prépondérance du transport de 230Th et de 231Pa par les courants par rapport à la chute sur
les particules.
Exercice d’application : circulation de la NADW à l’équateur
Considérons la figure 10.13. On sait que les taux de production radioactive de -"Th et - 'Pa
sont respectivement F (230Th) = 0,56 fg.kg '.a-* et F(231Pa) = 0,025 fg.kg'.a1.
a) Que vaut C(z) en profondeur quand r » r ?
b) Estimez le temps nécessaire à la NADW pour passer de la station 3 à la station 4 entre - 000
et 4000 m de profondeur.
Réponses :
a) si r » r alors, en profondeur,
/2r
2r
z
---------ï- x —
- oo
et
e '
H suit que :
T<;
h
C(z} « (C + F r )
Cette valeur est bien indépendante de la profondeur.
Pour interpréter simplement les profils, on considère le modèle de transport vertical
par les particules dans la colonne d’eau (voir chapitre 9) et on suppose qu’en plus, l’eau
est renouvelée par un courant horizontal qui apporte du 230Th et du 231Pa de l’extérieur
et qui emporte avec lui une partie du 230Th et du 23IPa de la colonne d’eau. On part donc
de l’équation de transport par les particules (Équation 9.7) à laquelle on ajoute un terme
de circulation de la forme l/rex(Ce-C) (voir chapitre 4). On obtient donc l’équation de
conservation (on introduit également l’équation 9.9) :
-TxÆ+7
(10.12)
î
e
Où F, ù, r et r sont respectivement le terme de production radioactive par désintégration de
l’uranium, la hauteur de la colonne d’eau, le temps de résidence de l’élément par rapport au
transport par les particules et le temps de résidence de l’eau. En supposant l’état stationnaire,
10.12 s’intégre pour donner (voir l’annexe du chapitre 4 pour la résolution de l’équation) :
C(s) = (C- Fr) x
(10.13)
L’équation 10.13 indique qu’en surface, la concentrations augmente linéairement avec la
profondeur comme en l’absence d’advection : le transport particulaire l’emporte sur l’advection et -30Th et 231Pa sédimentent localement sur les particules. En profondeur, la concentration de 230Th et 231Pa augmentant sous l’effet du transport par les particules, l’élimination
de -30Th et 23lPa par l’advection n’est plus négligeable. Les concentrations deviennent alors
constantes : 230Th et 231Pa sont advectés avant d’avoir le temps de s’accumuler dans la colonne
d eau, si bien que le flux particulaire n’augmente plus avec la profondeur.
(10.14)
(10.15)
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comme 230Th mais qui est 10 fois plus soluble. Les profils « non linéaires » sont dus à la
prépondérance du transport de 230Th et de 231Pa par les courants par rapport à la chute sur
les particules.
Exercice d’application : circulation de la NADW à l’équateur
Considérons la figure 10.13. On sait que les taux de production radioactive de -"Th et - 'Pa
sont respectivement F (230Th) = 0,56 fg.kg '.a-* et F(231Pa) = 0,025 fg.kg'.a1.
a) Que vaut C(z) en profondeur quand r » r ?
b) Estimez le temps nécessaire à la NADW pour passer de la station 3 à la station 4 entre - 000
et 4000 m de profondeur.
Réponses :
a) si r » r alors, en profondeur,
/2r
2r
z
---------ï- x —
- oo
et
e '
H suit que :
T<;
h
C(z} « (C + F r )
Cette valeur est bien indépendante de la profondeur.
Pour interpréter simplement les profils, on considère le modèle de transport vertical
par les particules dans la colonne d’eau (voir chapitre 9) et on suppose qu’en plus, l’eau
est renouvelée par un courant horizontal qui apporte du 230Th et du 231Pa de l’extérieur
et qui emporte avec lui une partie du 230Th et du 23IPa de la colonne d’eau. On part donc
de l’équation de transport par les particules (Équation 9.7) à laquelle on ajoute un terme
de circulation de la forme l/rex(Ce-C) (voir chapitre 4). On obtient donc l’équation de
conservation (on introduit également l’équation 9.9) :
-TxÆ+7
î
e
Où F, ù, r et r sont respectivement le terme de production radioactive par désintégration de
l’uranium, la hauteur de la colonne d’eau, le temps de résidence de l’élément par rapport au
transport par les particules et le temps de résidence de l’eau. En supposant l’état stationnaire,
10.12 s’intégre pour donner (voir l’annexe du chapitre 4 pour la résolution de l’équation) :
C(s) = (C- Fr) x
(10.13)
L’équation 10.13 indique qu’en surface, la concentrations augmente linéairement avec la
profondeur comme en l’absence d’advection : le transport particulaire l’emporte sur l’advection et -30Th et 231Pa sédimentent localement sur les particules. En profondeur, la concentration de 230Th et 231Pa augmentant sous l’effet du transport par les particules, l’élimination
de -30Th et 23lPa par l’advection n’est plus négligeable. Les concentrations deviennent alors
constantes : 230Th et 231Pa sont advectés avant d’avoir le temps de s’accumuler dans la colonne
d eau, si bien que le flux particulaire n’augmente plus avec la profondeur.
(10.14)
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