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dynamique océanique



  1. #1
    fannybaudet

    dynamique océanique


    ------

    Bonjour cher lecteur! Le thème que j'aborde étant à cheval sur plusieurs
    thématiques, j'espère que je trouverai sur le portail physique quelqu'un pour éclairer ma lanterne : dans le cadre des variations climatiques, l'océan joue un rôle prépondérant. Il absorbe une part du CO² atmosphérique (dont le CO² d'origine anthropique), atténuant ainsi l'effet de serre. L'absorption du CO² n'est pas sans effet sur l'océan il s'acidifie (réaction dans l'eau de mer :
    CO² + H²O --> HCO3- + H+ ie diminution du pH)
    Bon, ça c'était une entrée en la matière. Ma question concerne le mécanisme d'absorption du CO² dans l'eau. Une source universitaire affirme, malheureusement sans préciser, que "mixing [du CO²] in the ocean is most efficient along surfaces of constant potential
    density, called isopycnals". Je ne comprends pas en quoi l'absorption du CO² est facilitée "le long des isopycnales". Sans vouloir vous embrouiller, il s'avère que dans l'océan antarctique les isopycnales affleurent en surface. Celles-ci plongent en profondeur vers le Nord, ie aux plus faibles latitudes (moyennes et basses) la surface de l'océan est stratifiée horizontalement en terme de densité, d'où selon la citation, l'absorption du CO² est négligeable en comparaison de l'océan antarctique). J'attends impatiemment de vos nouvelles! Merci! Fanny

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    LPFR

    Re : dynamique océanique

    Bonjour et bienvenu au forum.
    Je ne me connais pas en la matière. Et je ne vois pas en quoi la densité de l'eau jouerait dans l'absorption du CO2.
    Ce qui est vrai est que la solubilité du CO2 augmente quand la température de l'eau baisse.
    Il est vrai que la densité de l'eau augmente aussi quand la température baise (mais seulement jusqu'à 4°C), mais de là à dire que la solubilité augmente parce que la densité augmente il y a un monde.
    Et surtout je ne vois pas pourquoi l'absorption serait facilité "le long des isopycnales".
    Au revoir.

  4. #3
    fannybaudet

    Re : dynamique océanique

    Dans les articles scientifiques liés au climat et au rôle des océans, le terme "isopycnal(s)" apparaît toujours lorsqu'il est question d'efficacité d'absorption du CO², et ce, toujours au hautes latitudes (du moins pour l'océan antarctique). En quoi le fait de présenter plusieurs "isopycnales" à l'affleurement est lié à une meilleure absorption du CO²? Peut-être faut-il supposer que ds chacune de ces isopycnales l'eau est bien homogénéisée, ie que le CO² pouvant être prélevé en surface se retrouve facilement dans tout le volume représenté par une isopycnale, dont plus en profondeur puisque les isopycnales plongent vers les plus hautes latitudes...Est-ce que mon raisonnement tient la route?
    Rq : sur cette thématique est souvent associé le terme de "stratification" ie horizontalisation des isopycnales et moindre absorption du CO² atmosphérique par l'océan.
    A vous!

  5. #4
    LPFR

    Re : dynamique océanique

    Re.
    La stratification de l'eau ne favorise pas l'absorption de CO2 car celui absorbé en surface ne diffuse que très lentement (plutôt pas du tout) dans le volume.
    Par contre avec des remontées et des redescentes de couches on accélère l'absorption par le mélange et par l'exposition à l'atmosphère de nouvelles surfaces d'eau non saturée en CO2.
    Mais le seul fait de pouvoir parles d'isopycnales veut dire que l'eau est plutôt stratifié et que le mélange est faible.
    Et je ne vois pas de gros plongeon d'eaux de surface, en dehors du "tapis roulant" (grand courant thermohaline, ou quelque chose comme ça), du côté de l'Islande.
    Est ce que votre source est sur le web?
    A+

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    fannybaudet

    Re : dynamique océanique

    Bonjour!
    Voici la page de Sandra Penny, celle dont j'ai cité les propos : www.atmos.washington.edu/~smpenny/index.html
    Et voici son pdf : courses.washington.edu/pcc588/projects/SPenny_paper.pdf dont la citation est en page 5. Pour ce qui est de la circulation thermohaline, j'ai moi-même appris qu'elle est "initiée" en mer de Norvège, où effectivement l'eau est salée et froide ie dense, d'où subduction de la masse d'eau à cet endroit.
    Je dispose d'une illustration des flux de CO² atm-->océan vue dans un article de Caldeira et ces flux sont comparables en mer de Norvège et au large du continent antarctique (60°S latitude), et maximaux à l'échelle globale (je pourrais vous l'envoyer si je savais comment l'insérer en pièce jointe! C'est tiré de la revue Nature, "The role of the southern ocean in uptake and storage of anthropogenic carbon dioxide" de Ken Caldeira et Philip B. Duffy, elle n'est pas en accès "tout public" sur le Web). Je comprends bien par ailleurs la plus grande solubilité du CO² lorsque la T de l'eau est basse. Peut-être que les isopycnales présentées en surface dans l'océan antarctique sont liées à des T de plus en plus basses (T plus basses pour les isopycnales présentant les plus grandes densités...). De toute façon je continue mes investigations, et si vous comprenez quelque chose avant moi n'hésitez pas! Merci!

  8. #6
    LPFR

    Re : dynamique océanique

    Bonjour.
    Le lien vers le PDF, ne fonctionne plus. Le directory "projects" est vide. Mais grâce à St. Google, j'ai réussi à lire la version html du pdf (sans les images).
    Ce que la fille dit, est que le mélange des eaux océaniques est plus efficace le long des isopycnales. La traduction est que les eaux ont beaucoup du mal à se mélanger "verticalement" précisément à cause de la différence de densité. Donc, le mélange se fait mieux dans la couche de densité constante.
    Donc il ne s'agit pas de mélange avec le CO2 mais de mélange des eaux entre elles.

    Mais, en mon opinion de non-spécialiste, je trouve cette affirmation sujette à caution. Car le mélange dans l'eau se fait par deux processus: la diffusion et la turbulence. La diffusion est tellement lente, que l'on ne peut compter sur elle qu'à des échelles géologiques. Et la turbulence n'a lieu qu'en surface par l'agitation du vent et les vagues qui brisent (les "moutons"). Car les vagues qui ne brisent pas sont irotationnelles (sans turbulence).
    Donc, il me semble que le seul mécanisme (en dehors de la fixation en carbonate) important pour noyer le CO2 dissout en surface est précisément le tapis roulant. À moins qu'il y ait d'autres endroits où l'eau de surface coule. Mais je ne les connais pas (ce que ne veut rien dire). Et c'est normal que ce soit rare que l'eau de surface coule, car étant plus chaude qu'en profondeur, il faut qu'elle se refroidisse en surface pour devenir plus dense, comme arrive au Gulf Stream du côté de l'Islande (oui, j'insiste).

    Nota:
    Pour joindre des images, en bas de la boite de réponse, vous trouverez un bouton "Gérer les pièces jointes". Cliquez dessus et lassez-vous guider.
    Mais il faut attendre que la pièce soit validée. Ce qui demande du temps et peut poser des problèmes si le modérateur pense qu'il y a des droits d'auteur. L'autre possibilité, honnie des modérateurs est de poster votre image à partir d'un hébergeur gratuit comme celui-ci.
    Au revoir.

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  10. #7
    fannybaudet

    Re : dynamique océanique

    Bonjour!
    Merci pour vos promptes réponses! Malgré tout, au vu de l'existence de plusieurs articles sur l'absorption du CO² au niveau des surfaces isopycnales (Caldeira, Penny, Atsushi Obata avec "Ocean uptake of anthropogenic CO² in a general circulation -biogeochemical model including isopycnal diffusion" de 2001), j'ai bien envie de le prendre en considération. Puisque plusieurs surfaces isopycnales affleurent en Antarctique ET qu'il n'existe pas de mélange entre chacune d'elles mais un mélange efficace dans chacune d'elles, cela représente donc un coefficient d'absorption du CO² meilleur que si une seule surface isopycnale était ventilée. Selon Caldeira, le CO² est massivement absorbé en Antarctique, et de là il est transporté dans des profondeurs intermédiaires par le courant de convergence antarctique vers les moyennes latitudes (30-40°S).
    En ce qui concerne votre 2e paragraphe, je voudrais bien être d'accord avec vous s'ils ne parlaient pas de ces maudites isopycnales. La mer est effectivement recouverte d'une pellicule de plusieurs 10aines de mètres d'épaisseur d'une couche de mélange, homogène en composition. En mer de Norvège, et aussi dans de moindres proportions en mers de Weddell et Ross (antarctiques), la formation d'icebergs augmente la salinité et les basses T font de ces mers des lieux privilégiés de subduction de l'eau de surface, très dense, vers les profondeurs (tapis roulant) : initiation de la circulation thermohaline. Je viens également de lire le résumé de "Simulations of storage of anthropogenic carbon dioxide in the North Pacific using an ocean general circulation model" sur http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=824074
    la prise en compte du mécanisme de diffusion le long des isopycnales est non-négligeable pour l'absorption du CO².
    Merci pour les pièces jointes, mais les fichiers que je voulais vous envoyer (l'article d'Atsushi Obata et les illustrations de Caldeira sont "non-valides"). A vous!

  11. #8
    LPFR

    Re : dynamique océanique

    Bonjour.
    Je n'ai pas trouvé de mention du rôle possible du phytoplancton dans le mélange.
    On parle de la fixation sous forme de carbonate, mais pas sous forme de cellulose (ou glucides).
    Une partie du phytoplancton finit dans l'estomac du zooplancton, mais est qu'il n'y a pas une partie qui coule? S'il le fait, il fait traverser des couches isopycnales au CO2 qu'il a fixé par photosynthèse. Et la sédimentation est sûrement plus rapide que la diffusion.
    Quand je vois des photos des "plancton blooms" de la NASA, je me dis que ce n'est peut-être pas négligeable.

    Petite question de vocabulaire: ce qui augmente la salinité est la formation de la banquise. Non la formation des icebergs, qui proviennent des la neige. À l'inverse, la fonte des icebergs diminue la salinité.

    Je crois que mon âge m'autorise à vous mettre en garde sur les résultats de simulations. On peut tout faire dire à une simulation. Ça dépend des conditions imposées et des modèles. Il ne faut surtout pas accepter les résultats comme une vérité mais seulement comme une possibilité.
    Au revoir.

  12. #9
    fannybaudet

    Re : dynamique océanique

    Bonjour! Le flux vertical de C organique concerne des carbonates de biostructure et de la matière organique sous forme de cadavres et d'excréments ("pelotes fécales" dans le jargon guindé). Avec de grandes variabilités, plusieurs sources considèrent qu'il y a seulement 1% de cette production qui sera conservée dans le sédiment, le reste étant oxydé par la biosphère, et par des processus physiques à l'exemple des carbonates et de la lisocline puis de la profondeur de compensation des carbonates (CCD et ACD, resp. pour la calcite et l'aragonite) où la dissolution (due à des BT et HP) excède le flux de carbonates. On parle surtout de rétention de C dans la lithosphère sous forme de carbonate plutôt que sous forme de MO, car j'imagine que la faune benthique s'occupe de décomposer les restes de MO sédimentées, tandis que les carbonates n'ont que T et P comme "ennemis".

    Les blooms...je ne les évoque pas. Sont-ils associés aux zones d'upwellings(où forte [nutriments] venus des eaux profondes comme sur la côte ouest de l'Amérique du S ou de l'Afrique)?

    Merci pour le vocabulaire, effectivement je suis bien d'accord avec vous. Iceberg=produit de dislocation de la banquise dû à la fonte de cette dernière.

    En ce qui concerne les isopycnales, peut-être que dans un souci didactique j'éviterais de les introduire, car j'avoue qu'elles m'embrouillent.

    Au plaisir d'éventuelles autres infos tournant autour de l'acidification des océans!
    A bientôt!

  13. #10
    LPFR

    Re : dynamique océanique

    Bonjour.
    J'ai regarde le cycle du carbone. Comme c'est le site de la NASA qui m'y a dirigé, je suppose qu'il ne doit pas être trop faux.
    Je remarque que l'échange entre la surface et l'océan profond et est négatif (net vers la surface 8,4 GT/yr). Par contre le flux de la surface vers le "marine biota" est positif (10 GT/yr).
    Cela veut dire que le flux en tant que gaz dissout semble petit, si non négligeable devant le flux d'origine organique. À moins que j'interprète mal les chiffres.

    Les icebergs son aussi le résultat des glaciers qui se jettent dans la mer. Et ils sont en eau douce. Il n'y a pas que les morceaux de banquise.
    Au revoir.

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