Implementation of novel sensors on underwater gliders

Mise en œuvre de nouveaux capteurs sur planeurs sous-marins Aujourd’hui environ un quart des émissions globales de carbone anthropique a été absorbé par l’océan. Cet accroissement de la concentration en CO2 a fait augmenter l’acidité de l’océan ce qui peut impacter les organismes calcifiant dû à des changements dans la chimie des carbonates de l’eau de mer. Récemment des planeurs (‘gliders’) sous-marins ont été identifiés comme des outils importants pour recueillir des informations reliées au changement climatique et aux processus d’acidification.Durant l’expérience REP14-MED en juin 2014, 11 gliders ont été déployés au large de la côte de Sardaigne en mer Méditerranée nord occidentale. Un capteur expérimental ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor) mesurant le pH a été testé sur l’un de ces gliders. Une comparaison entre les mesures de pH recueillies par le glider et par le bateau durant le déploiement témoigne de problèmes concernant la précision absolue et la stabilité de l’instrument. Un biais constant en profondeur et variable en temps a été appliqué afin de compenser la dérive multidirectionnelle du capteur et les mesures de température et pression ont été corrigées. De plus, la lumière du soleil a provoqué une diminution apparente du pH pouvant atteindre jusqu’à 0,1 près de la surface vers midi. Cela a mis en évidence l’importance de protéger le capteur de la lumière lors de futurs déploiements. Le pH corrigé présenté avec les autres variables océaniques mesurées par le glider illustrent des liens clairs avec les processus physiques et biogéochimique. En mer Méditerranée nord occidentale, la date de début du bloom phytoplanctonique printanier varie d’une année à l’autre, entre mars et avril. En mars 2016, un glider équipé d’un capteur ISFET a été déployé près des bouées BOUSSOLE / DyFAMed en mer Méditerranée nord occidentale. Ce déploiement a fourni une seconde opportunité de tester un capteur ISFET modifié visant à accroitre la stabilité et à réduire l’effet de la lumière du soleil. Comme lors de l’expérience REP14-MED, les mesures de pH de l’ISFET ont été corrigées pour tenir compte des effets de la dérive, de la température et de la pression. Le glider a mesuré la variabilité horizontale et verticale des paramètres physiques et biogéochimiques à l’approche d’un bloom printanier. La fugacité de CO2 (f CO2) mesurée par un capteur CARIOCA une bouée biogéochimique au site de la BOUSSOLE à 10 m de profondeur a décru très fortement entre le 19 mars et le 1er avril, suivant une période d’intense mélange. La fugacité du CO2 et l’alcalinité totale à la bouée BOUSSOLE ont été utilisées pour calculer les concentrations de carbone inorganique dissous. Les concentrations d’oxygène à dissous, pH et rétrodiffusion optique observés par le glider à 10m ont augmenté entre le 19 mars et le 1er avril, indiquant le démarrage du bloom phytoplanctonique. Les taux de production biologique communautaire nette moyenne (N) ont été estimés á partir des concentrations d’oxygène dissous mesurées par glider et à partir de concentrations de carbone inorganique dissous déduites des mesures ISFET (glider) et mouillage. Après mi-mars durant le déploiement. Les estimations de N varient entre -82 ± 317 mmol m−2 d−1 and 460 ± 870 mmol m−2 d−1.Les échelles spatiales de variabilité mettent en évidence l’influence des processus océaniques sur les paramètres physiques et biogéochimiques, et sont utiles pour la conception de système d’observation de l’océan. Les échelles spatiales de variabilité horizontales ont été estimées à partir de semi-variogrammes utilisant les mesures des déploiements REP14-MED et BOUSSOLE/DYFAMED. Dans l’ensemble, les échelles spatiales étaient plus petites aux profondeurs affectées par la photosynthèse (par exemple, là où se forment des patchs de chlorophylle) et plus grandes aux profondeurs affectées par des processus à grande échelle, tels que le forçage atmosphérique. Les échelles longitudinales sont en général plus longues que les échelles zonales.