Physique Flashcards
Longueur d’onde
Mesure de distance en deux cycles consécutif d’une onde, nous indique les couleurs
(pour la photosynthèse vont de 350 à 700 nm et corresponde à peu près aux longueurs d’onde du spectre visibles)
PAR
Photosynthetically active radiation
(la photosynthèse ne peut pas se faire dans toutes les lumières, elle se retrouve entre 350 et 700nm. La radiation active pour la photosynthèse)
Réflexion
Quand un rayon de lumière rencontre un objet, il rebondit sur l’objet, comme une balle sur un mur. On dit que le rayon lumineux est réfléchi.
Diffusion
Déviation de la lumière lorsqu’elle entre en contact avec un objet
Deux types:
Moléculaire : qui est due aux molécules d’eau et des substances en solution.
Particulaire : qui est due aux particules en suspension dans l’eau (plancton, détritus, etc.). C’est la composante la plus importante de la diffusion
La diffusion va donner naissance à un éclairement diffus omnidirectionnel qu’il faut distinguer de l’éclairement direct. (Toutes les parties d’un corps seront éclairées par la lumière diffuse, mais non par la lumière directe.)
Absorption
La transformation de l’énergie rayonnante en chaleur.
Elle est calculée par différence à partir de l’atténuation et de la diffusion
Atténuation
Milieu matériel absorbe une partie de l’énergie au fur et à mesure de la propagation de l’onde. Va résulter de son absorption et de sa diffusion. (Absorption + diffusion)
Isotherme
Aucune stratification, aucune différence de TEMPÉRATURE
Isohaline
Aucune stratification, aucune différence de SALINITÉ.
Isopycne
Aucune stratification, aucune différence de DENSITÉ
Photosynthèse
C’est le processus bioénergétique qui permet à des organismes de synthétiser de la matière organique en utilisant l’énergie lumineuse, l’eau et le dioxyde de carbone. Production Primaire dépend de la lumière.
Pycnocline.
Thermocline en eau salée (océan)
Définir la lumière.
- La lumière est une onde électromagnétique.
- C’est pourquoi la lumière se propage dans le vide.
- C’est elle qui apporte l’énergie calorifique.
- Comme nous le verrons, elle va contrôler la température et la densité de l’eau qui elle-même va expliquer la structure verticale de la colonne d’eau et certains types de mélanges.
- C’est elle qui va permettre la photosynthèse et la production de matière organique (du moins en partie !).
Quels sont les rôles de la lumière ?
Les radiations solaires jouent cinq rôles importants pour les organismes aquatiques. Ces rôles ne sont pas indépendants :
- Détermination de l’environnement physico-chimique (= température et stratification).
- Production de biomasse.
- Dommage aux processus cellulaires (= trop de lumière, photoinhibition).
- Induction d’activités saisonnières et diurnes périodiques.
- Influence l’activité biologique.
Influence la température, zone photique/aphotique et zone de compensation
Que représente l’atténuation de la lumière en insistant sur les facteurs responsables des variations ?
- L’atténuation de la lumière va résulter de son absorption et de sa diffusion.
- Elle est mesurée par le coefficient d’atténuation.
- Permet estimer intensité lumineuse selon les profondeurs
- L’absorption est la transformation de l’énergie rayonnante en chaleur.
- Elle est mesurée par le coefficient d’absorption.
- L’absorption n’est jamais mesurée directement, mais elle est calculée par différence à partir de l’atténuation et de la diffusion.
- Effet de la matière en suspension
- Dans un plan d’eau, la matière particulaire en suspension (MPS) est le principal facteur qui explique les variations de l’atténuation de la lumière (absorption + diffusion).
- L’atténuation augmente avec la concentration en MPS.
- Cependant, l’atténuation varie avec la nature de la MPS et il faut de nombreuses calibrations.
Facteurs responsable des variations :
- Absorption
- Diffusion
- Longueur d’onde (pénétration des couleurs profondeur)
- Acides humiques, tanin
- Matière particulaire en suspension (MPS)
- Matière organique dissoute (MOS)
La couleur d’un lac dépend de quels facteurs ou processus ?
Fonction du contenu, de l’eau (MOS, MPS (plancton), acides humique, tanin) des longueurs d’ondes et de la profondeur
Lac oligotrophe = bleu
Lac eutrophe (profondeur faible) = rouge
Lac mésotrophe (profondeur modérée) = vert
Qualifier (points forts et faibles) l’utilisation du disque de Secchi. Peut-on utiliser la profondeur de Secchi pour déterminer la profondeur euphotique ?
interviennent sur la détermination de la profondeur de Secchi, et en particulier :
- Les caractéristiques optiques de l’eau.
- L’agitation à la surface de l’eau.
- Les caractéristiques des radiations incidentes (angle, spectre).
- La position de l’observateur par rapport à l’interface air-eau.
- Les positions du bateau et de l’observateur par rapport au soleil.
Points forts
- Facile à transporter
- Facile à utiliser
- Peu couteux
Permet d’estimer la profondeur euphotique (1,44/prof disque (m)) mais basé sur un coefficient pas tout à fait précis
Connaître le devenir possible de la lumière avant d’entrer dans la colonne d’eau et après avoir franchi la surface de l’eau. Insister sur les aspects importants.
Avant d’entrer dans la colonne d’eau
- Contact avec particules en suspension = Dispersion
- Absorption par O2
- Réflexion sur les nuages
- Réflexion sur la surface de l’eau
Après avoir franchi la surface de l’eau
- Absorption par l’eau
- Photosynthèse
- Contact avec particules en suspension = Dispersion
L’intensité lumineuse diminue rapidement avec la profondeur (zone photique/aphotique)
Expliquer et définir la stratification thermique.
Une stratification thermique (masse d’eau) est une formation de couches basées sur des différences de densité causé par la température.
Stratification altère (barrière) la biogéochimie et l’écologie
Décrire les sources, les pertes et les réservoirs de chaleur dans un lac.
Sources de chaleur
Conduction (vent/atmosphère)
Lumière
Évaporation
Précipitation
Perte de chaleur
Conduction (vent/atmosphère)
Sources sous terraines
Réservoirs de chaleur
Fond du lac (sédiments)
Eau
Matière dans le lac
Monomictique
1 mélange/année
Amictique
n’est jamais mélangé (p. ex. lacs salés)
Polymictique
est mélangé plusieurs fois/année
Oligomictique
est mélangé occasionnellement
Dimictique
est mélangé deux fois/année
Méromictique
Mélange moins d’une fois par ans (Lac Pink)
Être capable de décrire le cycle annuel de la température dans un lac dimictique en vous aidant d’un schéma.
Été
- Réchauffement plus rapide des eaux de surface.
- Difficulté accrue pour le brassage.
- Discontinuité thermique.
Automne
- Refroidissement.
- Vents agissent plus en profondeur.
- Disparition de la thermocline.
- Brassage et température uniforme.
Hiver
- Stratification inverse
Printemps
- Brassage par les vents
- Réchauffement
- Deux situations possibles : Stratification Ou Brassage et réchauffement de la colonne d’eau (Stratification retardée)
Facteurs impliqués dans la formation de la thermocline affectant particulièrement la structure de la colonne d’eau.
- Densité (Température)
- Gravité
- Profondeur
- Vents (Brassage)
Cellules de Langmuir
Vent moyen mais persistants = mouvements de tirebouchons
Échelle spatiale et temporelle : courte
Importance énergétique : Faible à moyenne
Importante plancton : Très forte (zone résurgence et d’accumulation)
Importance éléments nutritifs : Généralement faible, mais dépend de la profondeur des cellules
Instabilités de Kelvin-Helmholtz
Mouvement ondulatoire qui se forme lorsque deux fluides thermiquement stables sont superposés et se déplacent à des vitesses différentes à leur surface de contact (Thermocline)
Échelle spatiale et temporelle : variable
Importance énergétique : Forte en raison de l’échelle
Importante plancton : Très forte en raison des échanges à travers la thermocline.
Importance éléments nutritifs : Très forte en raison des échanges à travers la thermocline.
Ondes internes (Point carré et Kelvin)
Déplacement de l’interface de l’eau
Échelle spatiale et temporelle : Longue
Importance énergétique : Forte en raison de l’échelle
Importante plancton : Très forte en raison des échanges à travers la thermocline.
Importance éléments nutritifs : Très forte en raison des échanges à travers la thermocline.
Courants
Échelle spatiale et temporelle : Variable
Importance énergétique : Forte
Importante plancton : Très forte (surtout déplacements horizontaux)
Importance éléments nutritifs : Très forte (échange des éléments nutritifs)
Vagues (déferlante)
Vague
- Échelle spatiale et temporelle : Courte
- Importance énergétique : Très faible
- Importante plancton : Très faible
- Importance éléments nutritifs : Très faible
Vagues déferlantes
- Échelle spatiale et temporelle : Courte
- Importance énergétique : Forte
- Importante plancton : Très faible
- Importance éléments nutritifs : Variable
Seiches (surface/interne)
Seiches de surface
Mouvement du vent sur toute le lac créer une variation niveau du lac
Seiches internes
Mouvement différents et opposés dans les strates du lac
- Échelle spatiale et temporelle : Longue
- Importance énergétique : Très faible
- Importante plancton : Très faible
- Importance éléments nutritifs : Variable
Expliquer le ou les liens entre la lumière, la température, la stratification thermique, la couche de mélange et la production primaire.
Lumière = absorption = chaleur = augmentation température = baisse de densité = eau chaude en dessus = stratification = thermocline.
Couche de mélange = au-dessus de la thermocline = dans zone photique idéalement
Atténuation en profondeur = zone aphotique
Si thermocline sous la zone photique = couche de mélange dans zone photique et aphotique = phytoplancton se font brasser dans la zone aphotique = moins de productivité primaire
