Soutenance mémoire
‘Le réchauffement du système climatique est sans équivoque et, depuis les années 1950, beaucoup de changements observés sont sans précédent depuis des décennies voire des millénaires. L’atmosphère et l’océan se sont réchauffés, la couverture de neige et de glace a diminué, le niveau des mers s’est élevé et les concentrations des gaz à effet de serre ont augmenté (IPCC, 2013).’
C‘est par cette assertion alarmante que le ‗Groupe d‘experts Intergouvernemental sur l‘Evolution du Climat (GIEC)‘ s‘adresse aux responsables politiques en affirmant le phénomène du réchauffement climatique et de ses différentes répercussions.
Le réchauffement climatique est fortement accéléré par l‘influence de l‘homme notamment par les rejets anthropiques de CO2. En effet, suite aux rejets industriels et agricoles, les concentrations atmosphériques de CO2 ont augmentées de 278 ppm depuis l‘ère industrielle pour dépasser le seuil de 400 ppm en 2014 (Le Quéré et al., 2015). Ces taux sont les plus élevés depuis 800 000 ans et les océans ont extrait 30 PgC de l‘atmosphère, soit 30 % des émissions totales du CO2 anthropique (IPCC, 2013; Wanninkhof et al., 2013). L‘océan contribue alors à minimiser certains impacts du réchauffement climatique en atténuant les taux de gaz à effet de serre émis dans l‘atmosphère (Stocker et al., 2013).
Face à cette perturbation des flux naturels, les propriétés physico-chimiques de l‘océan ont été modifiées. Parmi les effets les plus importants on cite : le réchauffement des couches supérieures de l‘océan (Marotzke and Forster, 2015), la modification de la salinité de surface (Kullenberg et al., 2015), l‘élévation du niveau moyen des mers (Hay et al., 2015) et la diminution du pH à la surface d‘environ 0.0018 ± 0.0004 an⁻¹ entre 1991–2011, d‘où une tendance nette à l‘acidification des océans (Lauvset et al., 2015).
A l‘échelle globale, l‘évaluation précise des flux de CO2 à travers l‘interface air-mer par les modèles couplant climat et cycle du carbone, présente une grande incertitude et cela dû au manque de connaissances relatives à la modification de la production et de la pompe biologique, à la répartition des pressions partielles du CO2 (pCO2) dans les océans, au rôle des mers marginales et des zones côtières, et au comportement du vivant face au changement abrupt du climat (IPCC, 2013). Ainsi, les données in-situ relatives aux paramètres hydrophysiques et du système des carbonates interviennent pour appuyer et valider les résultats des modèles climatiques et pour mieux contraindre la variabilité spatio-temporelle du puits du CO2 océanique (Doney et al., 2009; Le Quere et al., 2009).
La mise au point d‘un réseau de mesures directes nécessite de grands efforts et collaborations nationales et internationales. Ainsi, les mesures du système des carbonates en particulier le carbone inorganique et les données hydrographiques, ont été collectées au cours de nombreuses campagnes océaniques comme : ‗Geochemical Ocean Sections Study, GEOSECS‘ (Sabine et al., 2010), ‗World Ocean Circulation Experiment, WOCE‘, ‗Joint Global Ocean Flux Study, JGOFS‘, avec des campagnes océaniques globales achevées à la fin des années 1990 (Tanhua et al., 2013a). Depuis ces campagnes, les mesures du système des carbonates a continué à travers divers programmes comme : ‗CLIVAR-CO2, Climate Variability program‘, ‗GO-SHIP : the Global Ocean Ship-based Hydrographic Investigations Program‘ (Tanhua et al., 2013a) et le ‗CO2 Time-series and Moorings Project‘ (Sutton et al., 2014).
En compilant ces données, Takahashi et al. (2009) ont établi à l‘aide d‘un modèle d‘advection-diffusion, une carte climatologique des flux de CO2 en référence à l‘année 2000 et cela à partir de la synthèse de plus de 3 millions de mesures de pCO2 dans les eaux de surface (pCO2 sw) de l‘océan mondial réalisées de 1970 à 2007 en dehors des conditions El Nino. Une observation assez remarquable dans cette carte est l‘exclusion de la Mer Méditerranée dans la climatologie globale des flux de CO2. Hors la Mer Méditerranée qui ne que représente que 0,8 % de la surface océanique globale, est considérée comme l‘un des plus complexes environnements marins dû au divers processus physiques et biogéochimiques qui s‘y manifeste (Lacombe and Tchernia, 1972; Béthoux et al., 1999; Pinardi and Masetti, 2000; Tanhua et al., 2013c).
La Mer Méditerranée est un bassin semi-fermé connecté seulement à l‘océan Atlantique par le détroit de Gibraltar, où a lieu un échange important de masses d‘eau de propriétés très distinctes qui affectent la circulation thermohaline globale (Baringer and Price, 1997; Serra and Ambar, 2002). Avec son échange limité avec l‘océan et sa circulation spécifique, la Mer Méditerranée est considérée un ―océan miniature‖ (Béthoux et al., 1999; Bergamasco and Malanotte-Rizzoli, 2010), où l‘on pourrait étudier les processus qui se produisent à l’échelle de l‘océan mondial. La Mer Méditerranée est en mesure d‘absorber plus de CO2 anthropique et cela à cause des hautes concentrations d‘alcalinité totale (Schneider et al., 2007; Cossarini et al., 2015) qui lui donne une plus grande capacité chimique pour absorber le CO2 d’origine anthropique, et de la ventilation relativement rapide des eaux profondes ce qui permet une pénétration plus profonde de ce traceur anthropique (Touratier and Goyet, 2004). Ainsi elle a été identifiée comme un lieu de stockage important du carbone anthropique, où l’inventaire de la colonne d‘eau est beaucoup plus élevé que dans l’Atlantique ou le Pacifique (Schneider et al., 2010; Lee et al., 2011), et alors sujette de faire face à une acidification relativement plus amplifiée comparée à la moyenne océanique globale (Touratier and Goyet, 2009, 2011; Palmiéri et al., 2015).
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Table des matières
Introduction Générale
Contributions aux Articles
Chapitre I : Le Puits Océanique
I- Système des carbonates dans l‘eau de mer
I.1- Equilibres chimiques
I.2- Propriétés mesurables
II- Equations et calculs
II.1- Facteur de Revelle
II.2- Equation locale du flux de CO2
II.3- Approche TrOCA et calcul du CO2 anthropique
Chapitre II : Mare Nostrum
I- Caractéristiques géographiques et hydrodynamiques
II- Régime du vent
III- Circulation globale
III.1- Circulation de l‘eau Atlantique
III.2- Circulation intermédiaire et thermohaline
IV- Etat des lieux vis-à-vis du système des carbonates
IV.1- Bases de données
IV.2- Estimations du système des carbonates
Conclusion Générale
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