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Conclusions La distribution de fCO 2 dans l’océan de surface est complexe et l’instrumentation s’est développée afin de pouvoir mieux la documenter et de disposer d’un observatoire CO 2 nécessaire pour appréhender les changements liés à l’augmentation du CO 2 atmosphérique. Dans les années 1990, la mesure de fCO 2 s’effectuait essentiellement par détection infrarouge et lors de campagnes océanographiques, ce qui fournissait des données de façon sporadique. Afin d’augmenter la densité des observations, le capteur CARIOCA a été mis au point pour mesurer fCO 2 sur des bouées dérivantes, dans des régions inaccessibles par bateau. Le capteur a ensuite été adapté aux bouées ancrées pour obtenir des séries temporelles. Cette avancée technologique a permis d’augmenter la fréquence d’échantillonnage (échelle horaire) alors que les mesures aux stations se faisaient essentiellement par les visites mensuelles d’un bateau océanographique [e.g. González Dávila et al., 2003]. Parallèlement, l’automatisation des systèmes de mesures par infrarouge a considérablement renforcé le nombre d’observations puisque ces systèmes collectent des données de façon autonome lors des trajets des navires marchands [Cooper et al., 1998]. Le réseau d’observations de fCO 2 dans l’Atlantique nord, constitué de quatre lignes de navires marchands et initié lors du projet européen CAVASSOO, a permis de mieux documenter le flux de CO 2 en Atlantique nord et d’identifier le manque de données en Atlantique tropical. Ce réseau d’observations est maintenu et développé dans le cadre du projet européen CARBOOCEAN avec l’ajout de deux lignes supplémentaires (France-Guyane et France-Brésil) et de deux stations temporelles sur les bouées PIRATA à 6 o S, 10 o W [Lefèvre et al., 2008] et 8 o N, 38 o W. Dès 1994-1995, l’intérêt des observations à partir des navires marchands a été démontré et a permis de constituer des réseaux d’observations. Les premières mesures obtenues par le navire marchand M/V Prince of Seas ont été utilisées pour l’étude des processus gouvernant la variabilité de fCO 2 en surface [Cooper et al., 1998], la construction d’algorithmes dans l’Atlantique subtropical [Lefèvre and Taylor, 2002] mais également pour évaluer l’évolution temporelle de fCO 2 en comparant ces données avec celles collectées de 2002 à 2005 par le navire marchand M/V Santa Maria du réseau CAVASSOO puis CARBOOCEAN [Schuster and Watson, 2007]. La mise en place des systèmes autonomes de mesure de fCO 2 sur navires marchands est complexe, les navires sont en escale pour un temps très court et un navire qui était sur une route définie peut subitement changer de route et naviguer dans un autre océan. Il faut alors identifier un autre bateau pour pouvoir continuer l’échantillonnage. A cela s’ajoutent les problèmes techniques inhérents à tout système de mesure. Or, il est nécessaire d’obtenir une série de plusieurs voyages pour pouvoir exploiter scientifiquement les données. Pour ces raisons, les données collectées par le réseau d’observations mis en place lors du projet CAVASSOO ont été exploités principalement au cours du projet CARBOOCEAN et les données des deux lignes supplémentaires (France-Guyane, France-Brésil) restent à exploiter. Malgré les difficultés de l’installation des systèmes sur navires marchands, l’intérêt de ce type d’observations est tel que les réseaux d’observations se développent et font partie des priorités des programmes internationaux. Un projet international de coordination IOCCP (International Ocean Carbon Coordination Project) a été établi par GCP (Global Carbon Project) et le groupe CO 2 de SCOR-IOC (Scientific Committee on Oceanic Research – Intergovernmental Oceanographic Commission). IOCCP rassemble les différentes informations sur les projets concernant le carbone afin de promouvoir les collaborations internationales. En particulier, la localisation des navires marchands et des séries temporelles impliqués dans la mesure des paramètres du carbone est disponible sur le site du projet (http://www.ioccp.org). Les stations où les paramètres du carbone sont mesurés sont également rassemblées dans le projet OceanSITES spécifique aux séries temporelles (http://www.oceansites.org). 38
La compréhension de la variabilité de fCO 2 dans l’océan a considérablement augmenté ces dernières années grâce à ces nouvelles plates formes de mesures mais il reste à mieux comprendre et quantifier les processus biologiques, chimiques et physiques qui contrôlent fCO 2 afin de prévoir son évolution future face aux changements induits par l’augmentation du CO 2 atmosphérique. L’étude de différentes régions océaniques a permis de déterminer les processus dominants et parfois d’estimer le flux air-mer de CO 2 à l’échelle régionale. Dans les régions subtropicales, les processus thermodynamiques dominent la variabilité de fCO 2 . Les upwellings côtiers sont caractérisés par une juxtaposition de processus physiques et biologiques ce qui explique la forte variabilité spatio-temporelle mise en évidence dans ces régions. Il a été malgré tout possible, dans l’upwelling du Chili, d’exprimer fCO 2 en fonction des paramètres physiques, température et salinité, en raison de la forte dépendance de l’activité biologique avec les masses d’eau en présence [Lefèvre et al., 2002]. Ces relations régionales permettent de combler les trous de données afin d’obtenir des cartes de fCO 2 . Cette approche est encore largement utilisée et permet l’estimation du flux air-mer de CO 2 dans la zone étudiée [e.g. Chierici et al., 2009]. L’afflux d’un grand nombre d’observations a permis de construire des cartes régionales de fCO 2 alors que les seules cartes disponibles étaient celles de la climatologie de Takahashi et al. [1995 ; 2002 ; 2009]. Dès les premières mesures collectées par le navire marchand M/V Prince of Seas en 1995, des cartes trimestrielles de ΔpCO 2 ont pu être établies par analyse objective [Lefèvre et al., 1999]. A la même époque un travail semblable a été effectué pour le Pacifique [Landrum et al., 1996]. Cette méthode d’interpolation a l’inconvénient d’estimer l’erreur en fonction de la distance aux données. La carte d’erreur suit les trajets des bateaux avec des faibles erreurs sur la trace et des erreurs qui peuvent être très importantes loin de la trace. Or, dans une région assez homogène, comme la région subtropicale, l’interpolation entre deux traces de navires marchands est probablement réaliste et l’erreur donnée par l’analyse objective surestimée. Les régressions linéaires de fCO 2 en fonction d’autres paramètres ont également permis d’établir des cartes régionales de fCO 2 , notamment en Atlantique nord [Lefèvre et al., 2005]. Les régressions sont valables surtout régionalement et mettent en évidence le processus dominant la variabilité de fCO 2 . Un gros inconvénient de cette méthode apparaît lors de l’assemblage des différentes régions, comme par exemple dans l’Atlantique nord où la région Arctique et la région de la dérive Nord Atlantique présentaient une discontinuité à la frontière. Cette méthode n’est pas adaptée pour construire des cartes de fCO 2 à l’échelle d’un bassin océanique mais s’avère utile pour estimer le flux de CO 2 et les processus dominants la variabilité de fCO 2 dans des petites zones. Le nombre grandissant de données a permis d’envisager une approche neuronale pour établir des cartes à l’échelle d’un bassin. La comparaison de cette méthode avec les régressions linéaires a montré une meilleure prédiction de fCO 2 . Les changements de processus dominants d’une zone à une autre sont pris en compte lors de la phase d’apprentissage du réseau de neurones. Les cartes obtenues présentent des structures de petites échelles qui apparaissent dans les champs d’entrée, notamment avec des variables obtenues par satellite (comme la SST). Il est actuellement difficile de déterminer si ces structures sur fCO 2 sont réelles, elles restent à valider avec des observations de fCO2. Néanmoins, cette approche est prometteuse et a été étudiée récemment à l’aide d’un modèle en Atlantique nord [Friedrich and Oschlies, 2009]. Selon cette étude, reproduire les forts gradients de fCO 2 en Atlantique nord est un problème plus important que celui de l’échantillonnage actuel avec les navires marchands, même si celui-ci est insuffisant. Un autre point important de l’étude du cycle du carbone est l’évolution temporelle du puits de CO 2 océanique. L’acquisition de données lors de campagnes océanographiques et des voyages des navires marchands a permis d’évaluer l’évolution temporelle de fCO 2 . Grâce à la base de données construite lors de CAVASSOO, la possibilité d’une décroissance du puits de CO a été 2 39
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