techniciens, Maurice Duchaffaut, Bernard Brient, Roger - Locean

1.3.1. Détection infrarouge
La mesure de fCO 2 par détection infrarouge (IR) repose sur les propriétés radiatives du CO2 et
donc de son effet de serre. Le CO 2 absorbant dans l’infrarouge, la méthode de mesure consiste à
comparer le gaz à mesurer à des étalons de CO 2. Pour mesurer la concentration de CO2 dans
l’eau de mer, une petite quantité d’air est mise en équilibre avec l’eau de mer. A l’équilibre, la
fugacité de CO 2 est la même dans l’eau et dans l’air. La fugacité de CO2 dans l’eau correspond
donc à celle mesurée dans l’air équilibré.
L’analyseur le plus utilisé est un Licor qui mesure la fraction molaire de CO 2, xCO2, en μmol/
mol. La vapeur d’eau absorbant dans l’infrarouge, il est nécessaire d’en tenir compte. A cause
des difficultés d’obtenir un bon étalonnage du canal de vapeur d’eau, le gaz est séché avant
d’arriver au détecteur à l’aide de pièges à eau (condensation par effet Peltier, desséchant avec
du perchlorate de magnésium). De l’air avec une concentration de CO 2 connue passe à
intervalle régulier dans le détecteur afin de corriger la dérive de celui-ci au cours du temps. A
partir de la fraction molaire de CO 2 la correction de dérive est effectuée grâce aux mesures des
standards. En général trois concentrations sont utilisées pour couvrir la gamme de variation du
CO 2 dans l’eau de mer. Le passage de la fraction molaire à la pression partielle de CO2
nécessite la connaissance de la pression atmosphérique, Patm.
Quand le gaz mesuré est l’air atmosphérique, on suppose qu’il est saturé en humidité puisque
c’est l’air au-dessus de la mer. Il faut donc tenir compte de la pression de vapeur saturante (en
atmosphère) aux conditions de température (sst en K) et de salinité (S) de surface de l’eau de
mer [Weiss and Price, 1980]:
2
100
sst
(24.4543−67.4509 ( ) −4.8489
ln( ) −0.000544
S )
sst
100
pH O = e
(11)
La pression partielle de CO dans l’atmosphère s’écrit alors:
2
pCO 2 atm = xCO 2 (Patm - pH2O) (12)
La fugacité de CO 2 dans l’atmosphère s’obtient ensuite en utilisant l’équation du viriel limité
au second ordre:
fCO
2 atm
((B + 2δ
) sst))
= pCO e
/ (82.0578
(13)
2 atm
La fugacité de CO 2 dans l’eau de mer se calcule de la même façon en utilisant la température
de l’équilibrateur, t_eq, dans les équations (11) et (13). Il faut ensuite ramener la fugacité de
CO 2 dans l’équilibrateur, fCO 2 eq, à celle de l’eau de mer, fCO2 mer. Pour cela, il faut effectuer
une correction de température donnée par Takahashi et al. [1993]:
(0.0423*(sst - t_eq))
fCO2 mer
= fCO2 eq
e
(14)
La différence numérique entre pression partielle de CO 2 et fugacité de CO 2 est faible, de
l’ordre de 1 à 2 μatm. Le calcul de la fugacité de CO 2 est effectué depuis quelques années mais
pour comparer à des mesures plus anciennes, exprimées en pression partielle de CO 2 , on
confondra pression partielle et fugacité de CO 2.
8