Evaluation de la pénétration du carbone anthropique en Méditerranée | Matériel et méthodes
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Les méthodes sélectionnées pour l’estimation du carbone anthropique ne sont pas applicables à
la couche de mélange de surface en raison des grandes variabilités de cette dernière (activité
biologique, échanges air-mer). Ces variations non stoechiométriques introduisent de grandes
erreurs dans l’estimation du C
ant
. C’est pour cette raison que les calculs qui suivent ne sont
appliqués qu’à la couche d’eau dépassant 150 m de profondeur.
Méthode de Chen et Mellero (1979), modifiée (MCM)
Le principe des méthodes de calcul inverse « Back-calculation » est très simple : les
concentrations du TCO2 mesuré dans l’océan intérieur résultent principalement du transport par
la dynamique océanique de carbone dissous dans les eaux de surface au contact de
l’atmosphère, constitué d’une fraction naturelle (le carbone préformé préindustriel, C
0,PI
) et
d’une fraction anthropique (C
ant
), auxquelles s’ajoute le TCO2 généré in situ par les processus
biologiques (C
bio
) (Lo Monaco, 2006) (Figure 22).
La méthode de Chen et Millero (1979) se base sur le principe même des méthodes de backcalculation, expliqué plus haut. Selon cette définition, le carbone anthropique est calculé par :
𝐶
= 𝑇𝐶𝑂 − 𝐶
− 𝐶
,
(19)
 C
0,PI
est le carbone préformé préindustriel ;
 C
bio
est le TCO2 généré in situ par les processus biologiques (contribution biologique) ;
 TCO2 est le TCO2 mesuré ; C
ant
représente la concentration du carbone anthropique.
2.4.2.1.1 Contribution biologique
La formulation de la contribution biologique (C
bio
) fait intervenir les mesures d’oxygène (O2),
d’alcalinité (AT) et les rapports molaires C/O2 et N/O2. En effet, en dehors de la couche
productive de surface, les variations de TCO2, induites par l’activité biologique, sont
essentiellement contrôlées par deux processus : la dissolution des carbonates de calcium et la
reminéralisation de la matière organique (Gruber et al., 1996).
Les changements de TCO2 dus à la dissolution des CaCO3 sont déduits de la comparaison entre
l’alcalinité de l’échantillon (AT) et l’alcalinité préformée (AT
0
). La libération d’ions HPO4
2et
H
+
, lors de la reminéralisation de la matière organique, génère également une variation
d’alcalinité proportionnelle à la production de nitrates, elle-même liée à la consommation
d’oxygène par le rapport molaire N/O2. A l’opposé, le cycle biogéochimique de l’oxygène est
entièrement gouverné par la pompe biologique : Le TCO2 généré par reminéralisation de la
matière organique peut être déduit de la consommation d’oxygène en utilisant le rapport molaire
C/O2. L’augmentation totale de TCO2 peut donc être formulée de la façon suivante :
𝐶
= 0,5 𝛥𝐴𝑇 − (𝐶 𝑂
⁄ + 0,5 𝑁 𝑂
⁄ ). 𝛥𝑂
(20)
Avec: ∆AT= AT- AT ° et ∆O2= O2°- O2 mes = UAO
(21)
 C
bio
: carbone produit par l’activité biologique ;
 AT
mes
et AT° correspondent, respectivement, à l’alcalinité mesurée et à l’alcalinité
préformée ;
 O2
mes
et O2° : représentent l’oxygène dissous mesuré et l’oxygène dissous préformé,
respectivement ; C/O2 et N/O2 : rapports molaires.