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Station benthique d’observation du milieu côtier

Benthique : qui est dans le benthos, ou est en rapport avec lui.
Benthos : emprunté au grec signifiant profondeur, ensemble des êtres, fixes ou mobiles, vivant et se développant sur les substrats durs ou meubles des fonds des mers et des nappes d’eau douce.

Objectif scientifique

Ce projet s’inscrit dans l’étude de la minéralisation de la matière organique à l’interface eau sédiment dans les milieux côtiers. Les milieux côtiers sont soumis à de fortes et rapides variations environnementales, il est nécessaire de quantifier et de qualifier leur impact sur la minéralisation de la matière organique.

Le partenariat entre le LSCE (Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement) et la Division Technique de l’INSU, avec le concours financier du Conseil Général de l’Essonne, vise au développement de stations benthiques autonomes réalisant des séries spatio-temporelles de mesures in situ pouvant être déclenchées sur évènement.

Contexte

Afin d’étudier les variations spatiales, 7 microélectrodes d’oxygène, d’un diamètre de 100 µm, montées sur une tête d’acquisition, se déplacent en faisant des allers et retours proches de l’interface eau sédiment sur une distance horizontale de 85 cm. Cette tête d’acquisition, qui se déplace également verticalement, à pas micrométriques, permet d’obtenir des profils d’oxygène pour l’étude très fine des réactions chimiques et biologiques près de l’interface eau sédiment (conditions redox …).

La station benthique évalue les variations spatiales grâce à un déplacement horizontal unidimensionnel et transmet les informations en temps réel via une bouée.


L’étude des variations temporelles se fait via :

  • un profilage basse fréquence (quotidien ou hebdomadaire),
  • un profilage haute fréquence déclenché par des capteurs d’oxygène, de température, de salinité et de turbidité, suite aux modifications d’un ou plusieurs paramètres environnementaux.
    Séquence de mesures en absence d’évènements environnementaux

Description technique

Schéma d’intégration mécanique de la station

La station est alimentée par 2 batteries de 40 Ah chacune pour pouvoir tenir en autonomie complète pendant au moins 2 mois sous l’eau.

L’unité de contrôle, ou cerveau de la station, a plusieurs fonctions :

  • elle commande les 2 mouvements, en X (horizontal) et en Z (vertical), de la tête de mesure via 2 variateurs à base de DSP qui gèrent les déplacements ; l’actionneur étanche, qui supporte une profondeur d’au moins 6000 m, est constitué d’un motoréducteur et d’un codeur incrémental ;
  • elle s’occupe de l’acquisition des mesures des 7 microélectrodes d’oxygène et de la sonde de résistivité ;
  • elle communique régulièrement avec le système RCM9/11 pour pouvoir détecter les conditions d’évènement entraînant un suréchantillonge d’acquisition ;
  • elle supervise les alimentations (mise en veille, M/A) afin d’optimiser les consommations ;
  • elle transmet les données à chaque fin de profilage vers la bouée phare qui les émet ensuite via GPRS vers une station de contrôle ;
  • elle peut communiquer avec un PC portable pour configurer les paramètres du programme embarqué (mode off-line) ou pour faire des tests (mode on-line) et aussi pour télécharger les données enregistrées dans sa mémoire compact-flash.
Schéma électronique du boîtier de contrôle
Exemple d’interface homme-machine utilisée pour communiquer avec la station

Activités, campagnes, déploiements

Mise à l’eau de la station benthique

Nous avons réalisé plusieurs déploiements de la station benthique répartis tout au long de l’année afin d’enregistrer les flux d’oxygène pour toutes les saisons et également durant des périodes particulières de type étiage, tempête ou crue.

L’appareil a été installé à la station Mesurho près de l’embouchure du Rhône. Ces missions ont débutées en mai 2011 avec la mission Minerho 1-2 jusqu’à la dernière qui a eu lieu en février 2013 avec la mission Carbodelta 1-2. La station benthique a permis d’obtenir 643 profils en 168 jours répartis sur les 6 missions, avec la mission Minerho 1-2, 30 profils durant 2 jours (03-04 mai 2011), Minerho 3-4, 93 profils durant 14 jours (21 septembre - 04 octobre 2011), Access 1-2, 336 profils durant 60 jours (26 mars - 28 mai 2012), Access 2-3, 96 profils durant 36 jours (21 juin - 27 juillet 2012), Access 3-4, 42 profils durant 4 jours (30 août - 2 septembre 2012) et Carbodelta 1-2, 46 profils durant 2 jour (26-27 février 2013).

JPEGComme le révèlent les premiers résultats, la station permet de déterminer l’impact d’événements tels que la resuspension, l’hypoxie ou le bloom phytoplanctonique sur les processus à micro-échelle qui sont des facteurs clefs de la minéralisation benthique.

Une refonte de la tête de profilage avec un nouveau variateur DT a été engagée en 2014 et se poursuit actuellement.



responsable technique : Abdelkader Abchiche



responsable scientifique : Christophe RABOUILLE