Objectifs scientifiques
Le rôle des océans et de la pompe biologique dans la régulation du CO2, en relation avec le réchauffement global, est maintenant reconnu. Ce changement climatique devrait induire des évolutions dans le régime hydrologique (stratification des eaux de surface), avec diminution des phénomènes de « cascading » ou de convection, processus pourtant déterminants dans la ventilation des eaux profondes. Certains évènements extraordinaires ont déjà été observés en Méditerranée. L’étude de l’évolution de la concentration en oxygène in situ et de sa dynamique associée est un des éléments clés indicateurs de l’évolution de l’écosystème. Les flux de production en surface sont aussi déterminés par la profondeur de la couche de mélange et de sa température associée. Près de 50% de la production de surface (représentative du fonctionnement de la pompe biologique) est exportée dans les zones plus profondes sous forme de matériel organique dissous et particulaire constituant les principaux vecteurs d’exportation de carbone et d’énergie dans les eaux intermédiaire et profonde jusqu’au sédiment. L’intensité de ces flux d’export et la qualité du matériel organique exporté (dissous ou particulaire) va conditionner l’activité des microorganismes marins dans l’océan profond et impactera la concentration en oxygène dissous. Les mesures d’activité biologique vis-à-vis de l’oxygène (photosynthèse et re-minéralisation) sont appréhendées par des méthodes classiques d’incubation et la détermination par titrage chimique de l’oxygène dissous en flaconnage dans la zone épipélagique. En profondeur, seuls des proxys permettent d’estimer les vitesses de reminéralisation (activité ETS, isotopes stables, flux d’export estimé à partir de pièges à particules…).
Dans le cadre de divers projets (ANR POTES, programme européen FP7 EuroSITES, APO, OPERA (INSU), AAMIS (Université de la Méditerranée)), des systèmes de mesure in situ de la re-minéralisation de la matière organique (MO) dans les zone épi, méso et bathypélagique ont été développés dans le cadre d’une collaboration étroite avec le Centre de Physique des Particules de Marseille : In situ Oxygen Dynamic Auto-sampler (IODA6000). Cet équipement unique est innovant pour le développement technologique (mécanique, électronique et alimentation) sous pression (6000 m de profondeur).
Description technique
Le IODA6000 est un incubateur in situ qui permet de mesurer la dynamique de la concentration d’oxygène. La concentration d’oxygène est mesurée par une optode, un principe de mesure optique de l’O2 sensible à de faibles variations de concentration.
La version originale se compose d’une cuve d’incubation en polycarbonate dont l’étanchéité est faite par 2 plaques de silicone Versilic. Deux optodes permettent de mesurer la concentration d’O2 in situ, et la dynamique de la concentration d’O2 à l’intérieur de la chambre d’incubation.
L’ensemble de l’appareil est entièrement automatisé ce qui le rend autonome avec la possibilité de modifier les paramètres d’incubation (temps d’incubation, fréquence de mesure d’oxygène et temps d’ouverture pour renouveler l’eau) en fonction de la profondeur d’immersion avant le déploiement. Cet instrument peut descendre jusqu’à 6000 m de profondeur.
Généralement, le temps d’incubation en surface (entre 0 et 500 m) est de 24h. Cette durée de cycle suffit à mettre en évidence la dynamique de la concentration d’oxygène (production et consommation), tandis qu’au-delà de 500 m, plusieurs jours sont nécessaires (5 jours pour 2000 m de profondeur).
Rôle de la DT
- Participation à la campagne AMOP pour la prise en charge des IODAs d’ancienne génération.
- Évaluation du besoin.
- Rédaction du cahier des charges et analyse fonctionnelle
- Étude et réalisation de la partie mécanique
- Simulation des contraintes pour le dimensionnement de plusieurs éléments mécaniques
- Étude et réalisation de la partie électronique embarquée
- Étude et réalisation de l’IHM et du firmware (web client sur Linux embarqué)
- Réalisation d’un prototype pour essais en laboratoire
- Tests en laboratoire et bassin d’essais
Contact DT : Carl Gojak
Contact MIO : Dominique Lefevre