Module 8 - Les interactions atmosphère - océans - continents Flashcards
De tous les écosystèmes planétaires, qu’est-ce qui représente le plus grand réservoir de carbone ?
Les océans
Comment les océans permettent-ils un net transfert du carbone vers les fonds océaniques ?
Grâce à l’importante activité photosynthétique orchestrée par le phytoplancton marin dans la zone photique (illuminée) de la colonne d’eau.
Quels sont les 6 processus du cycle du carbone ?
- C’est l’action combiné du gaz carbonique des sols et des précipitations, parfois acide, qui permettent l’érosion et les ions bicarbonates produits s’écoulent donc dans les rivières pour finalement rejoindre les océans. Donc, l’érosion permet la dissolution des carbonates.
- Dans l’océan, le carbone dissous est présent sous plusieurs formes, équilibré par une série de réactions tampons. L’ion bicarbonate domine les autres formes de carbone dissous dans l’eau.
- Une partie du dioxyde de carbone dissous dans les océans est fixée par photosynthèse par les organismes phytoplanctoniques pour former des chaînes carbonées organiques. Les végétaux utilisent ce gaz pour synthétiser leur énergie. Il s’agit de la « pompe biologique ».
- Une fraction des ions carbonatés dissous sert à sécréter des enveloppes calcaires pour des formes planctoniques comme les coccolithophores, les foraminifères et les ptéropodes. Lorsque ces organismes meurent, presque la totalité de la matière organique est biodégradée et environ les quatre cinquièmes du carbonate de calcium précipité sont dissous une seconde fois dans les eaux froides et profondes. Cette sédimentation constitue néanmoins la principale sortie de carbone du système océanique.
- Le dioxyde de carbone dissous dans les océans est en équilibre avec les teneurs de gaz carbonique dans l’atmosphère. Les processus de biodégradation et de respiration dans l’océan contribuent au dégazage vers l’atmosphère. Ce dioxyde de carbone est alors disponible pour la photosynthèse sur terre. On appelle ce transfert la « pompe solution ».
- Les sédiments et roches carbonatées marins sont métamorphosés après avoir été introduits dans la croûte par subduction. Ils peuvent alors produire du gaz carbonique qui est réémis dans l’atmosphère par les émanations volcaniques et par le dégazage du manteau (Méthane).
Dans les océans, le cycle du carbone peut être simplifié selon deux processus, aussi appelés pompes, quelles sont-elles ?
- Pompe à solution : mécanisme passif d’échange gazeux à l’interface eau/air, basé sur la recherche d’un équilibre stochiométrique entre la concentration d’un gaz dans l’atmosphère et celle dans l’eau. La solubilité de ce gaz étant inversement corrélée à celle de la température de l’eau, les régions océaniques chaudes sont donc émettrice de CO2 dans l’atmosphère, et à l’inverse les eaux froides nordiques captent le CO2 atmosphérique.
- Pompe biologique : mécanisme actif de transfert de carbone de la zone photique des océans, vers la zone aphotique et les fonds marins. Ce transfert s’effectue par le biais de l’activité photosynthétique orchestrée par le phytoplancton marin, qui transforme le carbone inorganique (CO2) en carbone organique disponible pour le reste de la chaîne alimentaire. Une partie de ce carbone sera intégré dans les exosquelettes calcaires de certaines espèces de phytoplancton. À la mort des organismes, l’exosquelette sera en partie reminéralisé et le reste sera exporté vers le fond de l’océan, s’accumulant dans les sédiments avec la matière organique non décomposée. Temporairement il y a donc une perte de carbone dans le système.
Qu’est ce que l’on va étudier pour mieux comprendre la régulation du climat dans le passé ?
Les carottes de glace des inlandsis et des carottes de sédiments des fonds marins. Ces séquences stratigraphiques nous permettent de fournir des informations sur les climats passés et d’élaborer des scénarios d’évolution du climat actuel. Grâce à la présence d’air dans la glace, il est possible d’avoir un indice de la concentration en CO2 de l’époque et, par le fait même, sur le climat.
Qu’est ce que les études scientifiques sur les carottes de la lace des inlandsis et des sédiments de fonds marins ont-elles révélées sur les périodes glaciaires ?
On a pu voir dans le passé ce qui s’est passé durant les périodes pré-glaciaire, on a remarqué une forte concentration en fer, qui serait provenu des continents par l’entremise de forts vents. Le fer, élément limitant dans les couches supérieures des océans, est très utile pour la production primaire. On aurait donc assisté à une augmentation drastique de la production primaire dans les océans et par le fait même une augmentation de la pompe biologique et donc une dimunition du C02 dans l’atmosphère qui aurait provoquer ce refroidissement majeur.
Que se passe t’il dans un contexte de réchauffement global ?
Lorsque l’atmosphère se réchauffe à cause de la hausse des émissions de gaz à effet de serre, l’eau en surface des océans aussi se réchauffe par transfert d’énergie. On observe donc une stratification thermique et celle-ci réduit les effets d’upwelling et par conséquent l’apport d’eau froide et riche en minéraux en surface des océans. Le manque de nutriments limite donc la production primaire, ce qui se traduit par une augmentation du CO2 atmosphérique.
Faut-il fertiliser artificiellement nos océans avec du fer pour stimuler la production primaire ?
Non. Avec les recherches récentes on a démontré que ce serait une opération beaucoup trop couteuse et qui aurait d’autant plus de fortes conséquences comme l’augmentation de la production de matière organique dissoute et, par conséquent, a favorisé la décomposition bactérienne de cette matière organique. Cependant, cette décomposition s’effectue en milieu oxique, donc la fertilisation de certaines régions océaniques provoque une importante perte en oxygène dans le milieu et favorise donc des conditions anoxiques. Parallèlement à ces effets secondaires, la fertilisation des océans provoquera donc artificiellement des effets locaux d’eutrophisation des milieux. Par conséquent, ces conditions vont favoriser à leur tour la décomposition anaérobique, avec une grande production de méthane (CH4), un gaz à effet de serre hautement réactif.
Qu’est ce qui détermine la stabilité de la salinité ?
Le processus d’élimination d’éléments dissous (absorption et précipitation, embruns, processus biologiques, activité hydrothermale et tectonique), tandis que la concentration des sels est le résultat de l’évaporation.
Qu’est-ce que la circulation thermohaline ?
C’est un mécanisme similaire à un « tapis roulant » qui parcourt les océans à l’échelle planétaire et dont l’origine est principalement l’enfoncement en profondeur des eaux atlantiques plus froides et plus salées en mer de Norvège. Il s’agit d’un mouvement complet de toutes les masses d’eau, dont le cycle s’étend sur environ 4000 ans et dont le moteur est essentiellement basé sur le différentiel de température et de salinité des masses d’eau dans différentes régions.
Qu’est-ce qui influence la densité des masses d’eau ?
La température, l’eau froide est plus dense que l’eau chaude et la salinité, l’eau salé est plus dense que l’eau douce.
Pourquoi dit-on qu’il existe des disparités de la salinité dans les océans à l’échelle planétaire ?
Parce que certaines zones ou l’évaporation est le processus dominants, comme dans les tropiques et certaines zones ou les précipitations sont dominantes comme dans latitudes supérieures à 65 degré et l’équateur également.
En quoi l’évaporation et la dillution peut-elle avoir un effet sur la salinité des océans ?
Lors des processus d’évaporation, seules les molécules d’eau sont transmises à l’atmosphère ainsi concentrant les sels constituants l’eau salée, et à l’inverse l’ajout d’eau de pluie ayant l’effet de diluer ces même sels.
Quel est l’autre élément qui influence grandement la salinité de l’eau ?
La présence de relief montagneux proche des bassins océaniques.
Pourquoi l’océan Atlantique Nord est-il plus salé?
L’absence de caractéristique topographique en bordure de l’océan Atlantique ne permet pas la création de barrière aux masses d’air humides créées suite aux mécanismes d’évaporation. Ces masses d’air sont donc déplacées vers l’intérieur des continents et l’eau qu’elles contiennent ne peut revenir rapidement dans le bassin hydrographique de l’océan Atlantique. À l’opposé, dans le Pacifique, les masses d’air chargées d’humidité et se déplaçant vers les terres, tels que l’Amérique du Nord, sont piégées par les Rocheuses. Selon un principe d’abri de relief, ces masses d’air se refroidissent rapidement et il en résulte des précipitations abondantes dans la partie ouest des Rocheuses. Cette eau une fois retournée sur terre terminera relativement rapidement son cycle dans le bassin versant de l’océan Pacifique, aidant à maintenir un degré de salinité stable. La deuxième raison est la présence de vents dominants d’est en ouest qui traversent l’océan atlantique en direction de l’Amérique du Nord (Figure 8.11). Ces vents déplacent d’importantes masses d’air asséchées par leur long parcours au-dessus des grands déserts Africains, qui se chargent d’humidité lors de leur contacts avec la surface de l’océan atlantique, accentuant l’effet d’évaporation et donc augmentant la salinité des eaux de surface. Ces masses d’air sont alors forcées à travers le Golfe du Mexique, où l’effet de relief à l’ouest est faible. Il en résulte donc une « sortie » de cette humidité du bassin de l’Atlantique et une perte nette d’eau en direction du Pacifique.
