techniciens, Maurice Duchaffaut, Bernard Brient, Roger - Locean

où α est la solubilité du CO 2 dans l’eau de mer, fonction de la température et de la salinité de
l’eau de mer et donnée par la relation de Weiss [1974].
L’acide carbonique est un diacide qui se dissocie pour former des ions bicarbonates et des
ions carbonates :
+ −
H
2CO3
←⎯→
H + HCO3
(3)
−
+ 2−
HCO ←⎯→
H +
(4)
3
CO 3
Le carbone inorganique dissous est défini comme la somme de toutes les espèces carbonées :
−
[ ] [ ] [ ]
− 2
TCO
2
= H
2CO3
+ HCO3
+ CO3
(5)
L’alcalinité totale, TA, est définie comme le nombre de moles de H + équivalent à un excès
d’accepteurs de protons (bases formées avec des acides faibles avec une constante de
dissociation K ≤ 10 -4,5 à 25 o C pour une force ionique nulle) sur les donneurs (acides dont la
constante de dissociation K > 10 -4,5 ) dans un échantillon de 1 kg:
TA =
+
−
2−
−
−
2−
3−
−
[ HCO3 ] + 2[ CO3
] + [ B(
OH)
4
] + [ OH ] + [ HPO4
] + 2[ PO4
] + [ H
3SiO4
] + [ NH
3
]
− +
−
[ HS ] − [ H ] − [ HSO ] − [ HF] − [ H PO ]
4
3
4
L’alcalinité totale est souvent considérée comme un traceur passif et présente une très bonne
corrélation avec la salinité de l’eau de mer sauf quand les organismes qui forment du carbonate
de calcium pour leur squelette sont en solution.
Il suffit de connaître deux paramètres du système des carbonates parmi le pH, fCO 2, TCO2,
TA pour calculer les autres à partir des constantes de dissociation des équations (3) et (4), de la
température et de la salinité. Différentes formulations existent pour les constantes de
dissociation K 1 et K2 [Goyet and Poisson, 1989; Hansson, 1973; Mehrbach et al., 1973; Roy et
al., 1993] mais le jeu de constantes le plus utilisé est celui de Mehrbach et al. (1973) modifié
par Dickson & Millero [1987]. Il existe un écart entre la fugacité mesurée directement et la
fugacité calculée à partir de TCO 2 et TA qui n’est pas élucidé. Certaines études recommandent
l’utilisation des constantes de Dickson & Millero (1987) parce que c’est avec ces constantes
que l’accord entre la mesure et le calcul de fCO 2 est le meilleur [Wanninkhof et al., 1999]. Les
calculs de fCO 2 à partir de TCO2 et TA seront donc effectués avec ce jeu de constantes sauf
mention contraire.
(6)
1.2. Calcul du flux de CO 2
Le flux de CO à l’interface air-mer se calcule de la façon suivante :
2
F = k.α (fCO – fCO
2 ocean 2 atm) (7)
où k est la vitesse de transfert du gaz à l’interface air-mer, α la solubilité du CO 2 dans l’océan,
fCO 2 ocean la fugacité de CO 2 dans l’océan et fCO2 atm la fugacité de CO 2 dans l’atmosphère.
La vitesse de transfert d’un gaz est proportionnelle à une puissance n du nombre de Schmidt,
Sc, défini comme le rapport entre la viscosité cinématique de l’eau de mer et la diffusion
moléculaire du gaz. La valeur de n dépend de l’état de la mer et n’est pas connue précisément.
Différentes formulations existent pour la vitesse de transfert [Liss and Merlivat, 1986;
Wanninkhof, 1992]. Actuellement la plus utilisée est celle de Wanninkhof (1992) qui propose
6