Anne Julie Cavagna, Jacques Guillou , Emilie Follenfant, et Paul Tréguer, IUEM-UBO-CNRS

1. Le système automatisé MAREL-Iroise: mesures haute fréquence en environnement côtier, suivi de f CO2 dans l’eau de mer de surface Anne Julie Cavagna, Jacques Guillou , Emilie Follenfant, et Paul Tréguer, IUEM-UBO-CNRS et Stéphane Blain, Université d’Aix Marseille II

2. Introduction 1-Objectifs de l’Observatoire du Domaine côtier de l’IUEM 2-Variabilité des paramètres physiques, chimiques et biologiques depuis 2000 3-Suivi de la fugacité en CO2 depuis 2003: premier bilan Conclusions et perspectives

3. Le site  d’observation

5. Site d’implantation Interface entre l’océan Atlantique et la rade de Brest Importance des échanges avec l’océan Absence de stratification sauf en période de crues

6. 1-Observation de la variabilité physique, chimique et biologique d’écosystèmes et de biotopes typiques de l’Europe Occidentale 2-Base de données (Système d’information de l’Environnement Côtier) 3-Variablité climatique naturelle vs. anthropique 4-Modélisation diagnostique et prognostique

8. Bouée MAREL IROISE Station SOMLIT (Mole de Ste Anne du Portzic)

9. Station Automatique MAREL "Iroise" • Collaboration IUEM/UBO- IFREMER- INSU Opérationnelle depuis juillet 2000 • haute fréquence F=20 mn Température, salinité, oxygènedissous, pH, turbidité, fluorescence, PAR, météorologie, pCO2 depuis février 2003 • Transmission des données en tempsréel • Affichage graphique : siteweb • http://www.ifremer.fr/mareliroise/

17. Aujourd’hui : 7,5 ± 1,5 GtC.an-1 Cycle global du carbone (années 1990) • 1/2 des émissions anthropiques stockée dans l’atmosphère • l’autre 1/2 absorbée par l’océan et la biosphère terrestre • océan : puits majeur de CO2 atmosphérique anthropique (30%) • rôle clé de la zone côtière

18. Aptitude du capteur CARIOCA à la mesure de f CO2 (variabilité importante en environnement côtier) • Analyse de la variabilité annuelle et journalière pour f CO2 et O2 de surface en environnement côtier (étude série temporelle en un point fixe) • Estimation flux d’échange de CO2 à l’interface océan / atmosphère : source ou puits à l’échelle annuelle ?

19. Mesure dans l’eau pompée : température, salinité, turbidité, fluorescence, O2 dissous Mesure dans l’air : PAR (Photosynthetically Available Radiation) Système anti-salissure pompe Capteur de f CO2 immergé avec système anti-salissure intégré air mer

20. Poche de colorant (bleu de thymol) Spectrophotomètre mesurant la f CO2 eau de mer à partir de la variation de pH de la solution d’indicateur coloré (quand f CO2 augmente, pH diminue) Pompe et électronique Système anti-salissure : chloration par électrolyse de l’eau • Fréquence de mesure horaire • Gamme mesure : 200 et 800 µatm (précision de ± 3 µatm)

21. pc0 Eau de mer PE1 Solution d’indicateur coloré Bleu de Thymol dans eau de mer PE2 PE3 PE4 pc4 I0 I Cellule du spectrophotomètre 1ère période 2ème période 3ème période 4ème période fCO2 colorant 4 = (1 - µ)(P4 + µP3 + µ2P2 + µ3P1) + µ4p0 µ = e -∆t/τ avec ∆t = 1 heure et τ = 30 min • Technique de mesure du capteur CARIOCA Membrane semi-perméable en silicone

22. Sur le système automatisé MAREL-Iroise : impact du biofouling Courant de chloration optimal pour parer au biofouling sans affecter la mesure de f CO2 : 20 mA

23. Observation qualitative d’une anticorrélation entre O2 et f CO2 à l’échelle annuelle Dérive du capteur CARIOCA Forte anticorrélation en période productive

25. 23 mai (00h) au 10 juin (09h) Outil Transformée de Fourier Marée O2 Impact du cycle diurne et du cycle de marée sur la variabilité journalière de O2 et f CO2 (échange avec l’atmosphère pas pris en compte) f CO2

26. Année 2003 xCO2 (moyenne annuelle) = 377 ± 6 ppm pCO2 atm (moyenne annuelle) = 371,6 ± 7,4 µatm Site de mesure le plus proche de la zone d’étude Mace Head (ORE-RAMCES)

27. Mace Head, pylône de prélèvement (http://www.ipsl.jussieu.fr/services/Observations/OLD/RAMCES/SITEmhd.htm)

28. Bilan annuel du flux d’échange de CO2 entre océan et atmosphère au niveau du site d’implantation de MAREL-Iroise : F = k . α . ∆ p CO2 sea-air Vitesse de transfert du CO2 Wanninkhof (1992) Coefficient de solubilité Weiss (1974)

29. La zone étudiée est une source nette de CO2 pour l’atmosphère à l’échelle annuelle (pour l’année 2003) D’après l’estimation du flux, le système serait donc hétérotrophe net à l’échelle annuelle

30. Intérêt d’installer des systèmes autonomes tels que MAREL-Iroise ,caractérisés par acquisition série temporelle à haute fréquence, en environnement côtier • Validation de l’exactitude des mesures automatiques de f CO2 par des mesures indirectes • Mesure de pCO2 atmosphérique sur le site d’implantation de MAREL-Iroise • Etude sur le long terme de la série temporelle à haute fréquence de f CO2 • Quantification des processus régissant la variabilité de la f CO2 à l’échelle journalière • Importance et complexité des processus régissant la variabilité de la f CO2 à l’échelle journalière • Estimation de la zone d’étude comme une source nette de CO2 pour l’atmosphère ; bilan annuel typique de l’Europe du Nord (environnement côtier)

32. Mesures haute fréquence de la f CO2 de l’eau de mer de surface en environnement côtier par le système automatisé MAREL-Iroise Anne Julie Cavagna

33. Augmentation de la FFU couplé à la baisse de f CO2 jusqu’au 21 mars A partir du 21 mars augmentation de la f CO2 non corrélée à une baisse de la FFU (µg.L-1) Variabilité de la f CO2 due en partie à une activité biologique et en partie un impact de la chloration Pas de sursaturation significative du % O2 dissous

34. pc0 PE1 EAU DE MER PE2 Mesure de l’absorbance optique à 596, 435, 810 nm Source de lumière PE3 PE4 Indicateur coloré Bleu de Thymol dans eau de mer Membranesilicone pc4 1ère période 2ème période 3ème période 4ème période • Technique de mesure du capteur CARIOCA pCO2 colorant 4 = (1 - µ)(P4 + µP3 + µ2P2 + µ3P1) + µ4p0 µ = e -∆t/τ avec ∆t = 1 heure et τ = 30 min