Evaluation de la pénétration du carbone anthropique en Méditerranée | Matériel et méthodes
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Calcul du degré de saturation en carbonates de calcium
Le degré de saturation des eaux en carbonates de calcium (CaCO3), pour ses deux formes,
calcite (Ωca) et aragonite (Ωar), est calculé par l’équation suivante :
Ω () =
×
(
∗
(33)
K* est le produit de solubilité des carbonates de calcium ;
[Ca
2+
] et [CO3
2] sont les concentrations des ions calcium et carbonates (en µmol/kg),
respectivement. Ces valeurs sont calculées par la macro Excel CO2SYS, version 2.1
(Pierrot et al., 2006), suivant les recommandations d’Álvarez et al. (2014).
Un Ω de 1 correspond à une eau saturée en CaCO3 ; Quand le Ω est supérieur à 1, l’eau est
sursaturée en CaCO3 ; quand Ω est inférieur à 1, l’eau est sous-saturée en CaCO3.
La concentration du calcium ne varie pas de plus de 2 % dans les océans (Chen et al., 1982), ce
qui fait des variations de [CO3
2] et de K* les principaux facteurs contrôlant le degré de
saturation des CaCO3. Ce dernier diminue avec la profondeur en raison de l’augmentation de la
solubilité des CaCO3 (Chen et al., 2006a):
L’augmentation de la pression modifie les constantes de dissociation des acides
carboniques et boriques, ce qui fait diminuer le pH et de ce fait diminuer la concentration
des carbonates [CO3
2] et le Ω.
L’oxydation de la matière organique, provenant de la couche euphotique de surface, libère
du CO2 qui fait diminuer à son tour le pH (Feely et al., 2002). L’effet de la matière
organique est dominant dans les eaux superficielles, alors que celui de la pression est
dominant dans les eaux profondes.
La solubilité des CaCO3 augmente avec la diminution de la température avec la profondeur.
La pénétration du CO2 anthropique diminue la concentration des [CO3
2] et donc celle de
Ω.
Les variations du degré de saturation de la calcite et de l’aragonite (ΔΩca et ΔΩar,
respectivement) ont été calculées en soustrayant les valeurs calculées pour l’été 2014
(Ω
) des valeurs préindustrielles (Ω
).
∆Ω = Ω
− Ω
(34)
Méthode de reconstitution du cycle saisonnier de pCO2
Dans cette partie, une tentative de reconstitution du cycle annuel de la pCO2 de surface de la
Méditerranée occidentale a été effectuée, pour l’année 2011. La non disponibilité de la donnée
in-situ sur de grandes échelles spatio-temporelles a contraint les scientifiques à l’utilisation de
données satellitaires couplées à des modèles biogéochimiques régionaux afin d’étudier la
variabilité annuelle et interannuelle du CO2. Dans cette thèse, une autre approche a été testée.
La méthodologie adoptée consiste à utiliser des données récoltées in-situ pendant l’année
d’étude afin de déterminer des relations permettant de prévoir les concentrations d’AT et de
TCO2 à partir de données de T, S et UAO. Ces relations vont être appliquées par la suite à une
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Calcul du degré de saturation en carbonates de calcium
Le degré de saturation des eaux en carbonates de calcium (CaCO3), pour ses deux formes,
calcite (Ωca) et aragonite (Ωar), est calculé par l’équation suivante :
Ω () =
×
(
∗
(33)
K* est le produit de solubilité des carbonates de calcium ;
[Ca
2+
] et [CO3
2] sont les concentrations des ions calcium et carbonates (en µmol/kg),
respectivement. Ces valeurs sont calculées par la macro Excel CO2SYS, version 2.1
(Pierrot et al., 2006), suivant les recommandations d’Álvarez et al. (2014).
Un Ω de 1 correspond à une eau saturée en CaCO3 ; Quand le Ω est supérieur à 1, l’eau est
sursaturée en CaCO3 ; quand Ω est inférieur à 1, l’eau est sous-saturée en CaCO3.
La concentration du calcium ne varie pas de plus de 2 % dans les océans (Chen et al., 1982), ce
qui fait des variations de [CO3
2] et de K* les principaux facteurs contrôlant le degré de
saturation des CaCO3. Ce dernier diminue avec la profondeur en raison de l’augmentation de la
solubilité des CaCO3 (Chen et al., 2006a):
L’augmentation de la pression modifie les constantes de dissociation des acides
carboniques et boriques, ce qui fait diminuer le pH et de ce fait diminuer la concentration
des carbonates [CO3
2] et le Ω.
L’oxydation de la matière organique, provenant de la couche euphotique de surface, libère
du CO2 qui fait diminuer à son tour le pH (Feely et al., 2002). L’effet de la matière
organique est dominant dans les eaux superficielles, alors que celui de la pression est
dominant dans les eaux profondes.
La solubilité des CaCO3 augmente avec la diminution de la température avec la profondeur.
La pénétration du CO2 anthropique diminue la concentration des [CO3
2] et donc celle de
Ω.
Les variations du degré de saturation de la calcite et de l’aragonite (ΔΩca et ΔΩar,
respectivement) ont été calculées en soustrayant les valeurs calculées pour l’été 2014
(Ω
) des valeurs préindustrielles (Ω
).
∆Ω = Ω
− Ω
(34)
Méthode de reconstitution du cycle saisonnier de pCO2
Dans cette partie, une tentative de reconstitution du cycle annuel de la pCO2 de surface de la
Méditerranée occidentale a été effectuée, pour l’année 2011. La non disponibilité de la donnée
in-situ sur de grandes échelles spatio-temporelles a contraint les scientifiques à l’utilisation de
données satellitaires couplées à des modèles biogéochimiques régionaux afin d’étudier la
variabilité annuelle et interannuelle du CO2. Dans cette thèse, une autre approche a été testée.
La méthodologie adoptée consiste à utiliser des données récoltées in-situ pendant l’année
d’étude afin de déterminer des relations permettant de prévoir les concentrations d’AT et de
TCO2 à partir de données de T, S et UAO. Ces relations vont être appliquées par la suite à une