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Apr 29, 2024

Système carbonaté dans l'upwelling de Cabo Frio

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 5292 (2023) Citer cet article 403 Accès 6 Détails des métriques Altmetric L'évaluation quantitative du système carbonaté représente l'une des plus grandes

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5292 (2023) Citer cet article

403 Accès

6 Altmétrique

Détails des métriques

L'évaluation quantitative du système carbonaté représente l'un des plus grands défis vers les « Objectifs de développement durable » définis par les Nations Unies en 2015. En ce sens, la présente étude a étudié la dynamique spatio-temporelle du système carbonaté et les effets de la Phénomènes El Niño et La Niña sur la zone d'upwelling de Cabo Frio. La caractérisation physique du site a été réalisée à travers des données sur la vitesse du vent et la température de surface de la mer. Des échantillons d'eau ont également été collectés lors de la campagne océanographique à bord du Diadorim R/V (Research Vessel). À partir de ces échantillons, les paramètres de salinité absolue et pratique, densité, pH, alcalinité totale, carbonate, calcite, aragonite, bicarbonate de carbone inorganique dissous, dioxyde de carbone, pression partielle de carbone, calcium et bore total ont été obtenus. La concentration moyenne la plus élevée de bicarbonate dans S1 (2 018 µmol/kg) semble contribuer aux valeurs de carbone inorganique dissous (2 203 µmol/kg). Les valeurs de l’état de saturation en calcite, de l’état de saturation en aragonite et du carbonate étaient plus élevées à la surface de chaque station (état de saturation en calcite = 4,80 à 5,48 ; état de saturation en aragonite = 3,10 à 3,63 et carbonate = 189 à 216 µmol/kg). Les valeurs moyennes du pH étaient similaires dans les échantillons jour/nuit (7,96/7,97). L'ensemble du système carbonaté a été calculé par modélisation thermodynamique avec le programme d'analyse chimique marine (AQM) chargé des résultats des paramètres suivants : température, salinité, alcalinité totale et paramètres de pH. Ce manuscrit présente des données originales sur le système carbonaté et le processus « d'acidification » influencé par l'upwelling de Cabo Frio, qui dépend directement des oscillations des phénomènes El Niño et La Niña dans la température de surface de la mer.

Les sources, les mécanismes de transport et les transformations du dioxyde de carbone (CO2) sont essentiels dans les études océanographiques sur le terrain1,2. Le CO2 inorganique peut présenter une variabilité spatiale et temporelle significative au sein d’une même masse d’eau puisque le contenu océanique dépend de processus tels que l’échange atmosphérique à travers la surface de la mer et la dégradation de la matière organique (d’origine autochtone et allochtone)3.

La réduction du pH de l'eau de mer provoquée par l'augmentation du CO2 dans ce compartiment peut entraîner une diminution du carbonate marin (Réaction 1), un processus également connu sous le nom d'acidification des océans (OA)4. Les eaux océaniques côtières sont naturellement soumises à des variations de pH quotidiennes, saisonnières, voire annuelles amplifiées par l'OA5. L'oscillation du pH de l'eau de mer affecte la spéciation du système carbonaté en réduisant les quantités de \({\text{CO}}_{3}^{2-}\) tout en augmentant le CO2 et \({\text{HCO}}_{3} ^{-}\), interférant avec les processus naturels de photosynthèse et de calcification des organismes marins, créant ainsi des impacts écologiques, sociaux et économiques négatifs6.

La réduction de la quantité de \({\text{CO}}_{3}^{2-}\) disponible dans l'eau réduira la capacité de l'océan à éliminer le CO2 rejeté dans l'atmosphère par les activités humaines. L'absorption de H+ et de CO2 par \({\text{CO}}_{3}^{2-}\) réduit la capacité des eaux peu profondes à retenir le CO2. Plusieurs auteurs ont lié l'état de saturation en calcium (Ω) à une réduction de la capacité de calcification des organismes liée à une baisse de disponibilité de \({\text{CO}}_{3}^{2-}\)5,7,8. À mesure que la concentration de \({\text{CO}}_{3}^{2-}\) diminue dans l'eau de mer (réaction 1), il y a une réduction de l'état de saturation en carbonate (Ω) (équation 1). Le Ω a été impliqué dans la réduction de la calcification des organismes marins. Les animaux marins présentant des structures carbonatées telles que des squelettes, des coquilles et des épines sont les plus touchés par l'OA9,10.

La spéciation et la quantification du système carbonaté sont considérées comme des enjeux des Objectifs de Développement Durable (ODD) définis en 2015 par les Nations Unies11 pour les neuf prochaines années. L’un de ces défis consiste à établir un protocole analytique et à mettre en œuvre un programme de surveillance de l’arthrose. Données obtenues dans les études sur l'arthrose (pH, TA, [\({\text{HCO}}_{3}^{-}\)], [\({\text{CO}}_{3}^{2 -}\)], [CO2]aq, ρCO2, Ωcalc, Ωarag) sont également essentiels pour valider les modèles régionaux et globaux de flux de CO2 entre l'interface océan-atmosphère. Les études sur l'arthrose ont présenté peu de progrès dans cette direction1,12,13,14,15. Les principales difficultés liées à la mise en œuvre d'un programme de surveillance de l'OA dans les eaux côtières et océaniques sont (1) l'absence de base de données du système carbonaté, (2) l'absence d'un protocole unifié pour la détermination du pH et de l'alcalinité totale (TA ), (3) la non-divulgation de la précision polynomiale des données du système carbonaté, et (4) l'absence d'un référentiel de données intégré et en libre accès sur les flux de CO2 dans les eaux côtières et océaniques16.