Evaluation de la pénétration du carbone anthropique en Méditerranée | Matériel et méthodes
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Pour l’année 2011, les données de vent considérées sont les moyennes mensuelles du produit
CCMP‐V2 (Cross-Calibrated Multi-Platform) calculées sur une grille de 1°
(http://www.remss.com/measurements/ccmp/). L’utilisation de ces données est recommandée
par Wanninkhof et Triñanes (2017).
Vitesse de transfert de gaz
Il est important de noter que ce n’est pas le vent en soi qui contrôle le transfert des gaz à
l’interface air-mer mais plutôt son effet sur la turbulence. D’autres mécanismes affectent cette
dernière : la vélocité de la friction, les bulles d’air, les flux de flottaison, l’énergie de dissipation,
le fetch, les nappes de surface, la pluie et l’effet de la chimie (Figure 25). Néanmoins, ces
facteurs n’ont pas été introduits dans les formules d’estimation du K vu qu’il n’y pas eu de
grandes évidences que leur incorporation améliorait l’estimation des flux.
Plusieurs formules ont été proposées dans la littérature pour le calcul de ce paramètre dans l’eau
de mer. Liss et Merlivat (1986) ont été parmi les pionniers du domaine en développant une
relation entre la vitesse de transfert de gaz et les deux paramètres : vitesse du vent et nombre de
Schmidt. Cette relation est basée sur des arguments théoriques (essais sur des lacs) associés à
des mesures effectuées en soufflerie. La formule de Wanninkhof (1992), qui est plus connue,
est basée sur un forçage mondial en
14
C et des mesures en soufflerie.
En 1999, Wanninkhof et McGillis (1999) ont introduit la possibilité d’une relation cubique et
non quadratique entre K et la vitesse du vent. Nightingale et al. (2000) ont réalisé la première
estimation du K en utilisant des données locales (mer du Nord). Ho et al. (2006) se sont basés
sur l’étude du couple
3
He/SF6 en incluant des mesures de vents très forts atteignant 16 m/s.
Sweeney et al. (2007) ont corrigé les inventaire en
14
C des bombes qu’ils ont jugé trop élevés.
Ces auteurs ont réalisé une analyse plus robuste qui utilise une modélisation inverse et ont
déduit que le K serait 33 % plus bas que celui estimé par Wanninkhof (1992). Les formules
proposées par Ho et al. (2006) et Sweeney et al. (2007) donnent des résultats qui s’accordent
bien avec ceux de Nightingale et al. (2000), les trois formules étant quadratiques et présentent
une interception à zéro. Or, des travaux plus récents ont démontré que même en absence de vent
(ou en présence de vents très faibles), la vitesse de transfert de gaz n’était pas nulle et avait
tendance à acquérir une valeur définie en raison des effets de flottabilité et de chimie.
Afin de prendre en considération cette lacune, Wanninkhof et al. (2009) ont proposé une
relation cubique qui considère également les flux de flottaison, l’effet de la chimie et l’écume
des vagues. Ils proposent également une approximation de cette équation sous forme d’une
relation quadratique, valable pour les vents < 15 m/s. Les relations quadratiques suggèrent que
les échange de gaz sont principalement liés aux contraintes à la surface de l’océan (surface
stress). Les relations cubiques suggèrent que l’énergie de dissipation joue un rôle prépondérant
dans le contrôle des taux de transfert de gaz lorsque les vents sont faibles à intermédiaires, et
que les bulles améliorent les échanges à des vitesses de vent plus importantes.
Récemment, deux formules présentées précédemment ont été revues: Ho et al. (2011) ont revu
la formule proposée en 2006 après l’acquisition d’un nouveau jeu de données ; Wanninkhof
(2014) ont revu la formule proposée par Wanninkhof (1992) avec la disponibilité de nouvelles
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Pour l’année 2011, les données de vent considérées sont les moyennes mensuelles du produit
CCMP‐V2 (Cross-Calibrated Multi-Platform) calculées sur une grille de 1°
(http://www.remss.com/measurements/ccmp/). L’utilisation de ces données est recommandée
par Wanninkhof et Triñanes (2017).
Vitesse de transfert de gaz
Il est important de noter que ce n’est pas le vent en soi qui contrôle le transfert des gaz à
l’interface air-mer mais plutôt son effet sur la turbulence. D’autres mécanismes affectent cette
dernière : la vélocité de la friction, les bulles d’air, les flux de flottaison, l’énergie de dissipation,
le fetch, les nappes de surface, la pluie et l’effet de la chimie (Figure 25). Néanmoins, ces
facteurs n’ont pas été introduits dans les formules d’estimation du K vu qu’il n’y pas eu de
grandes évidences que leur incorporation améliorait l’estimation des flux.
Plusieurs formules ont été proposées dans la littérature pour le calcul de ce paramètre dans l’eau
de mer. Liss et Merlivat (1986) ont été parmi les pionniers du domaine en développant une
relation entre la vitesse de transfert de gaz et les deux paramètres : vitesse du vent et nombre de
Schmidt. Cette relation est basée sur des arguments théoriques (essais sur des lacs) associés à
des mesures effectuées en soufflerie. La formule de Wanninkhof (1992), qui est plus connue,
est basée sur un forçage mondial en
14
C et des mesures en soufflerie.
En 1999, Wanninkhof et McGillis (1999) ont introduit la possibilité d’une relation cubique et
non quadratique entre K et la vitesse du vent. Nightingale et al. (2000) ont réalisé la première
estimation du K en utilisant des données locales (mer du Nord). Ho et al. (2006) se sont basés
sur l’étude du couple
3
He/SF6 en incluant des mesures de vents très forts atteignant 16 m/s.
Sweeney et al. (2007) ont corrigé les inventaire en
14
C des bombes qu’ils ont jugé trop élevés.
Ces auteurs ont réalisé une analyse plus robuste qui utilise une modélisation inverse et ont
déduit que le K serait 33 % plus bas que celui estimé par Wanninkhof (1992). Les formules
proposées par Ho et al. (2006) et Sweeney et al. (2007) donnent des résultats qui s’accordent
bien avec ceux de Nightingale et al. (2000), les trois formules étant quadratiques et présentent
une interception à zéro. Or, des travaux plus récents ont démontré que même en absence de vent
(ou en présence de vents très faibles), la vitesse de transfert de gaz n’était pas nulle et avait
tendance à acquérir une valeur définie en raison des effets de flottabilité et de chimie.
Afin de prendre en considération cette lacune, Wanninkhof et al. (2009) ont proposé une
relation cubique qui considère également les flux de flottaison, l’effet de la chimie et l’écume
des vagues. Ils proposent également une approximation de cette équation sous forme d’une
relation quadratique, valable pour les vents < 15 m/s. Les relations quadratiques suggèrent que
les échange de gaz sont principalement liés aux contraintes à la surface de l’océan (surface
stress). Les relations cubiques suggèrent que l’énergie de dissipation joue un rôle prépondérant
dans le contrôle des taux de transfert de gaz lorsque les vents sont faibles à intermédiaires, et
que les bulles améliorent les échanges à des vitesses de vent plus importantes.
Récemment, deux formules présentées précédemment ont été revues: Ho et al. (2011) ont revu
la formule proposée en 2006 après l’acquisition d’un nouveau jeu de données ; Wanninkhof
(2014) ont revu la formule proposée par Wanninkhof (1992) avec la disponibilité de nouvelles