Chapitre l :
Généralités
4
1. Historique
Avant l’introduction de la sonde CTD, la détermination de la température et la salinité est
obtenu en utilisant les thermomètres à renversement au mercure et en analysant en laboratoire
des échantillons prélevés à l’aide des bouteilles de prélèvement. La salinité était calculée à partir
de chlorinité, cette méthode était très longue et très coûteuse et elle demandait un soin extrême
pour obtenir une précision de 0.03 PSU en salinité. A partir de 1930 les mesures de salinité sont
devenues plus précises et plus rapides grâce à l’utilisation des salinomètres qui mesurent la
conductivité de l’eau de mer au moyen des transducteurs. Ces appareils mesurent à bord et la
salinité est calculée à partir de la conductivité mesurée, à la pression normale et à une
température connue. Les salinomètres satisfaisaient aux besoins de précision de la plupart des
océanographes, mais les échantillons étaient collectés à des profondeurs prédéfinies et
relativement peu nombreuses, si bien que d’importants détails passaient souvent inaperçus, les
valeurs de la salinité n’étaient pas disponibles assez rapidement pour avoir une influence sur la
suite de la campagne. Les techniques de prélèvement étaient longues et coûteuses.
Les limites à la collecte des échantillons d’eau de mer et à leur analyse à bord ont
conduit au développement en 1948 du premier système in situ conçu par A. W. Jacobsen. Son
utilisation était limitée à 400 m. Cet instrument utilisait un câble porteur et un autre câble
multiconducteur.
En 1958, Neil Brown et Bruce Hamon ont décrit un instrument conçu pour être utilisé
jusqu’à 1000 m et ils étaient les premiers à utiliser un câble électroporteur. La précision sur la
température était de ± 0.15°C et celle sur la salinité de ± 0.05 psu. Bien que cet appareil nécessite
un nettoyage permanent et une replatinisation de la cellule pour maintenir la précision, il
montrait d’une manière claire qu’il existait des structures à beaucoup plus petite échelle dans
l’océan que ce qui était révélé autrefois par les méthodes classiques de prélèvement. Un
important développement est mis au point par ces 02 chercheurs, en 1959, où les capteurs étaient
tous connectés à un oscillateur qui convertit les variables mesurées à des fréquences audio qui
seront envoyées à la surface via le câble électroporteur.
5 ans après, la sonde STD (salinité, temperature, depth), résulte des travaux de Neil
Brown, Bradshaw et Schleider, est commercialisée ; plus de 700 sont vendues. Cette bathysonde
était le premier profileur régulièrement utilisé. Sa précision se dégradait pour des profondeurs
supérieures à 100 m, il y avait une importante anomalie de la salinité à cause du retard de la
réponse du capteur de température par rapport à celui de la conductivité. De plus, sa précision
était limitée par les erreurs systématiques du calcul analogique de la salinité à partir des
informations fournies par les mesures de la conductivité, température et pression.
A l’arrivée rapide des ordinateurs qui favorisent l’utilisation des techniques de calcul
digital, Neil Brown a publié, en 1974, son travail sur une sonde CTD (conductivity, temperature,
depth) digitale. Cette sonde fut commercialisée sous le nom de CTD MARK III. Ce changement
de nom (STD : CTD) n’identifie pas seulement l’amélioration dans le capteur de conductivité
mais aussi dans le système de captage de température désigné pour surmonter la différence entre
les temps de réponse des capteurs de conductivité et de température. Cette différence résulte
souvent les pics erronés de salinité dans les premiers systèmes STD (Dantzler, 1974 ; in Emery
et Thomson. 2004)
La CTD Mark III présente deux sources d’erreurs principales :
Les dépôts de corps gras ou de matière organique sur les électrodes ainsi que les dépôts
calcomagnésiens à la surface de la céramique.
La précision limitée sur la mesure de la pression (± 0.1%). A la profondeur de 6000 mètres
cette imprécision sur la pression provoquait une erreur de ±0.004 sur la salinité.
Généralités
4
1. Historique
Avant l’introduction de la sonde CTD, la détermination de la température et la salinité est
obtenu en utilisant les thermomètres à renversement au mercure et en analysant en laboratoire
des échantillons prélevés à l’aide des bouteilles de prélèvement. La salinité était calculée à partir
de chlorinité, cette méthode était très longue et très coûteuse et elle demandait un soin extrême
pour obtenir une précision de 0.03 PSU en salinité. A partir de 1930 les mesures de salinité sont
devenues plus précises et plus rapides grâce à l’utilisation des salinomètres qui mesurent la
conductivité de l’eau de mer au moyen des transducteurs. Ces appareils mesurent à bord et la
salinité est calculée à partir de la conductivité mesurée, à la pression normale et à une
température connue. Les salinomètres satisfaisaient aux besoins de précision de la plupart des
océanographes, mais les échantillons étaient collectés à des profondeurs prédéfinies et
relativement peu nombreuses, si bien que d’importants détails passaient souvent inaperçus, les
valeurs de la salinité n’étaient pas disponibles assez rapidement pour avoir une influence sur la
suite de la campagne. Les techniques de prélèvement étaient longues et coûteuses.
Les limites à la collecte des échantillons d’eau de mer et à leur analyse à bord ont
conduit au développement en 1948 du premier système in situ conçu par A. W. Jacobsen. Son
utilisation était limitée à 400 m. Cet instrument utilisait un câble porteur et un autre câble
multiconducteur.
En 1958, Neil Brown et Bruce Hamon ont décrit un instrument conçu pour être utilisé
jusqu’à 1000 m et ils étaient les premiers à utiliser un câble électroporteur. La précision sur la
température était de ± 0.15°C et celle sur la salinité de ± 0.05 psu. Bien que cet appareil nécessite
un nettoyage permanent et une replatinisation de la cellule pour maintenir la précision, il
montrait d’une manière claire qu’il existait des structures à beaucoup plus petite échelle dans
l’océan que ce qui était révélé autrefois par les méthodes classiques de prélèvement. Un
important développement est mis au point par ces 02 chercheurs, en 1959, où les capteurs étaient
tous connectés à un oscillateur qui convertit les variables mesurées à des fréquences audio qui
seront envoyées à la surface via le câble électroporteur.
5 ans après, la sonde STD (salinité, temperature, depth), résulte des travaux de Neil
Brown, Bradshaw et Schleider, est commercialisée ; plus de 700 sont vendues. Cette bathysonde
était le premier profileur régulièrement utilisé. Sa précision se dégradait pour des profondeurs
supérieures à 100 m, il y avait une importante anomalie de la salinité à cause du retard de la
réponse du capteur de température par rapport à celui de la conductivité. De plus, sa précision
était limitée par les erreurs systématiques du calcul analogique de la salinité à partir des
informations fournies par les mesures de la conductivité, température et pression.
A l’arrivée rapide des ordinateurs qui favorisent l’utilisation des techniques de calcul
digital, Neil Brown a publié, en 1974, son travail sur une sonde CTD (conductivity, temperature,
depth) digitale. Cette sonde fut commercialisée sous le nom de CTD MARK III. Ce changement
de nom (STD : CTD) n’identifie pas seulement l’amélioration dans le capteur de conductivité
mais aussi dans le système de captage de température désigné pour surmonter la différence entre
les temps de réponse des capteurs de conductivité et de température. Cette différence résulte
souvent les pics erronés de salinité dans les premiers systèmes STD (Dantzler, 1974 ; in Emery
et Thomson. 2004)
La CTD Mark III présente deux sources d’erreurs principales :
Les dépôts de corps gras ou de matière organique sur les électrodes ainsi que les dépôts
calcomagnésiens à la surface de la céramique.
La précision limitée sur la mesure de la pression (± 0.1%). A la profondeur de 6000 mètres
cette imprécision sur la pression provoquait une erreur de ±0.004 sur la salinité.
Précédent