L’impact de la formation des brines à l’actuel et dans le passé

Claire Waelbroeck Ven 26 Avr - 9:54

La formation d’eaux denses par rejet de sel (brines) lors de la formation de glace de mer a vraisemblablement joué un rôle important dans les changements de circulation et de concentration en CO2 atmosphérique, que ce soit lors des transitions glaciaires-interglaciaires ou des changements climatiques rapides du dernier glaciaire. Or, d’une part, une connaissance encore incomplète des mécanismes de formation des brines empêche de reproduire correctement leur formation dans les modèles de circulation océanique, et d’autre part la méconnaissance des relations entre la formation des brines et les signaux isotopiques des foraminifères benthiques qui se développent dans ces eaux rend difficile l’interprétation de ces signaux dans les sédiments marins.

Le Storfjord, vaste fjord situé au sud du Svalbard, est un laboratoire naturel idéal pour l’étude de la formation de brines. En effet, de grandes quantités de glace de mer et de brines y sont formées tous les ans grâce au régime de vents de nord-est entraînant l’ouverture d’une polynie en hiver. En outre, la présence d’un seuil bathymétrique à environ 120 m retient au nord de ce seuil les eaux très denses formées pendant l’hiver, ce qui permet de les échantillonner pratiquement à n’importe quel moment de l’année. La formation de brines dans le Storfjord a été régulièrement observée depuis une vingtaine d’années et notamment lors des programmes dirigés par le laboratoire LOCEAN. Un mouillage enregistrant de manière continue au cours de l’année les profils de température, de salinité et les courants au coeur de la polynie par 100m de fond, a ainsi été installé fin 2010 dans le cadre du projet OPTIMISM. Cette polynie fait également l'objet d'un important effort de modélisation avec la mise en place d'une configuration couplée océan-glace à haute résolution.

La très grande variabilité intra- et inter-annuelle des conditions de formation de la glace de mer et de brines implique que les prélèvements réalisés lors de campagnes océanographiques ponctuelles sont difficiles à interpréter en l’absence de telles séries temporelles continues. Afin d’étudier l’influence de la formation de brines sur les flux de carbone et sur les rapports isotopiques du carbone et de l’oxygène de l’eau de mer et des foraminifères, nous souhaitons donc mettre en place un observatoire multidisciplinaire de la formation des brines dans le Storfjord. Il s’agira d’installer un mouillage instrumenté permettant de poursuivre les enregistrements commencés fin 2010, mais également de faire des mesures de pH, de pCO2, d’oxygène dissous, ainsi que des mesures isotopiques de l’eau de mer et du carbone inorganique dissous (DIC) pour contraindre les flux de carbone. A ces séries temporelles continues, s’ajouteront, lors des campagnes de relevage/mouillage de la ligne, des mesures sur la colonne d’eau (chlorophylle, isotopes, nutritifs, oxygène dissous, chimie des carbonates) ainsi que sur les premiers cm de sédiment (teneur en oxygène, isotopes des eaux intersticielles et de leur DIC, isotopes des foraminifères vivants et fossiles). Un tel programme bénéficiera de collaborations avec nos collègues norvégiens de Bergen et du Svalbard et pourrait s'inscrire dans une perspective de plus long terme dans le périmètre du Svalbard integrated Observing System (SiOS), infrastructure européenne en cours d'élaboration.

Chercheurs impliqués
LSCE : E. Michel, B. Lansard, C. Waelbroeck, L. Bopp
LOCEAN : F. Vivier, A. Lourenco, P. Bouruet-Aubertot, Y. Cuypers, L. Eymard, M. Vancoppenolle, C. Rousset, G. Madec, R. Benshila
LATMOS : A. Weill