تحليل ونمذجة الحموضة في البحر الأبيض المتوسط
Analyse und Modellierung der Säuerung im Mittelmeer
Ανάλυση και μοντελοποίηση της οξίνισης στη Μεσόγειο Θάλασσα
Analysis and modelling of the acidification in the Mediterranean Sea
Análisis y modelización de la acidificación en el mar Mediterráneo
Analyse et Modélisation de l'Acidification en Mer Méditerranée
Analisi e modellazione del acidificazione nel Mar Mediterraneo
地中海での分析と酸性化のモデリング
Анализ и моделирование подкисления в Средиземном море
Akdeniz'de Analizi ve asitlenme modellenmesi
分析与酸化模型在地中海
Résumé
The objective of this thesis is to contribute in the estimation of the anthropogenic CO2 concentrations (CANT) and the acidification in the Mediterranean Sea, as well as to predict the future acidification variations. Firstly, it is necessary to study the distribution of the hydrological (Temperature, salinity, dissolved oxygen, apparent oxygen utilization) and the carbonate system (total alkalinity, total inorganic carbon) parameters based on the MedSeA cruise data, collected between the 2nd of May and the 2nd of June 2013. Then, the water masses have been characterized and linear regressions between the salinity and the carbonate system parameters (AT and CT) have been established for every single Mediterranean sub-basin, at all depths. Moreover, the calculation of water masses mixing coefficients in the two main basins of the Mediterranean Sea, allowed to study the evolution of its water masses between 2008 and 2013. Afterwards, the concentrations of the CANT were estimated via TrOCA approach. All Mediterranean waters are contaminated by the CANT with concentrations (between 35.2 and 101.9 µmol kg-1, below 300 m) pretty higher than those recorded for other oceanic areas. This fact indicates that the CANT is, unfortunately, efficiently transferred from the atmosphere to the Mediterranean waters. In general, the Oriental basin is less contaminated by the CANT than the Occidental one. In addition, the acidification variation (ΔpHpreindustriel-2013) in the Mediterranean Sea varies from 0.055 to 0.156 unity of pH. It shows that all the Mediterranean waters are already acidified, particularly those of the Occidental basin where the ΔpH is rarely below 0.1 unity of pH. Based on the most optimistic IPCC scenario (B1, 2001), the established model in this study predicts an acidification increase of 0.5263 and 0.5571 for the Oriental and Occidental basins respectively by 2100. Whereas, it forecasts, with the most pessimistic IPCC scenario (A1F1 ; 2001), a ΔpH increase of 1.3998 and 1.4103 in the Oriental and Occidental sub-basins respectively, at the end of this century. Furthermore, this model indicates that the actual acidification level is very fast and it tends to increase more dramatically in the near future (few years). Although both Mediterranean basins are oversaturated with respect to calcite and aragonite, the Occidental basin is characterized by lower carbonate concentrations and saturation levels than the other basin. This observation demonstrates that at long time scale, the pH decrease may influence the carbonate ions dissolution and thus, the biological activity of many marine organisms, especially the calcareous ones.
L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’estimation des concentrations du CO2 anthropique (CANT) et de l’acidification en Mer Méditerranée, ainsi que d’estimer les variations futures de cette acidification. Dans un premier temps, il est nécessaire d’étudier la formation et le devenir des masses d’eau en Méditerranée, ainsi que la distribution des paramètres hydrologiques (température, salinité, oxygène dissous) et du système des carbonates (alcalinité totale et carbone inorganique total) en se basant sur des données collectées durant la mission MedSeA, réalisée entre le 2 mai et le 2 juin 2013. Les masses d’eau ont été caractérisées et des régressions linéaires entre l’alcalinité totale et la salinité (AT-S) d’une part, et entre le carbone total inorganique et la salinité (CT-S) d’autre part, ont été établies pour chaque sous-bassin méditerranéen. De plus, le calcul des coefficients de mélange des masses d’eau dans les deux bassins méditerranéens principaux, permet d’étudier l’évolution des masses d’eau dans cette mer entre les années 2008 et 2013. Dans un deuxième temps, les concentrations du CANT sont estimées par l’approche TrOCA. Toutes les eaux méditerranéennes semblent contaminées par le CO2 anthropique avec des concentrations (entre 35,2 et 101,9 µmol kg-1 au dessous de 300 m) bien plus élevées que celles enregistrées dans les autres océans. Le CANT est donc, malheureusement, efficacement transféré de l’atmosphère vers les eaux méditerranéennes. En général, le bassin Oriental est moins contaminé par le CANT que le bassin Occidental. La variation d’acidification (ΔpHpréindustrielle-2013) en Mer Méditerranée varie de 0,055 à 0,156 unités de pH. Elle indique que toutes les eaux méditerranéennes sont déjà acidifiées, surtout celles du bassin Occidental où le ΔpH est rarement inférieur à 0,1 unité de pH. En se basant sur le scénario le plus optimiste de l’IPCC (B1, 2001), le modèle établi dans cette étude prédit en 2100 une augmentation de l’acidification égale à 0,5263 dans le bassin Oriental et 0,5571 dans le bassin Occidental. Avec le scénario le plus pessimiste d’IPCC (A1F1 ; 2001), on prévoit en 2100 une augmentation de ΔpH égale à 1,3998 et 1,4103 respectivement dans le bassin Oriental et le bassin Occidental. De plus, ce modèle indique que le niveau d’acidification est très rapide actuellement et aura tendance à augmenter d’une façon encore plus rapide dans quelques années. Bien que les deux bassins méditerranéens sont sursaturés respectivement en calcite et en aragonite, le bassin Occidental est caractérisé par des concentrations plus faibles en ions carbonates et des degrés de saturation inférieurs à ceux enregistrés dans l’autre bassin. Ceci indique qu’à long terme la diminution du pH pourrait influencer la dissolution des ions carbonates et ensuite l’activité biologique de plusieurs organismes marins, surtout les calcifiants.