CARBORHONE 2011-2014
The spatial variability in air-sea CO2 fluxes is large from one coastal ecosystem to the other and it was recently proposed to classify continental shelves as sinks and near-shore ecosystems as sources of atmospheric CO2. However, the latest estimates of air-sea CO2 fluxes in coastal ecosystems are subject to large uncertainty. At present, the lack of sufficient data is the major limitation in the quantification of the spatial and temporal variability of these CO2 fluxes in coastal environments. This lack of data is even more relevant in coastal ecosystems impacted by estuarine plumes.
While there is an emerging agreement on the role of inner estuaries as source of CO2 to the atmosphere, estuarine plumes (e.g. outer estuaries) can either act as sources or as sinks for atmospheric CO2. To accurately constrain the present impact of estuarine plumes in global air-sea CO2 fluxes, additional investigations must be carried out in a greater diversity of ecosystems.
The air-sea CO2 fluxes in Mediterranean coastal ecosystems impacted by estuarine inputs have been particularly poorly investigated.
The Gulf of Lions is a coastal ecosystem considerably impacted by freshwaters inputs from the largest estuary surrounding the Mediterranean Sea namely the Rhône. In the framework of the MERMEX -CARBORHONE project, we investigated the processes controlling the air-sea CO2 fluxes from the inner estuary to the estuarine plume located within the 1500 m isobath of the Gulf of Lions.
Cruises
Our approach relied on 4 seasonal cruises carried out in 2011 and 2012.
- CARBORHONE 1 & 2 cruises: 2011
-CARBORHONE 3 & 4 cruises: 22nd February- 3rd March 2012 & 20th - 28th July 2012 Gulf of Lions, Western Mediterranean Sea.
Figure 1 : Chlorophyll a surface concentrations (satellite image in november 2011 during CARBORHONE 2 cruise.
Means
Data collected during the cruises :
-SSS, SST (SeaBird SBE21) to determine the Rhone plume surface.
-sea surface pCO2, DO
-31 CTD (Sea Bird SBE32) casts with seawater sampling for biogeochemical parameters within the whole Gulf of Lions
Cruises are scheduled during different seasons (spring, summer, fall, beginning and end of winter) so as to study different discharges of the Rhone river.
All those data are to be combined with satellite data (T, Chl a,…) (Figure 1) in order to monitor the process controlling air-sea CO2 fluxes for each season.
Figure 2 : Onboard Téhtys
Contexte et Objectifs
La rapidité de l’accroissement de CO2 atmosphérique observée actuellement se situe bien au-delà des variations observées durant la succession des périodes glaciaires et inter-glaciaires des 800000 dernières années et aura des conséquences sur notre climat. Cet accroissement est limité par le rôle clé de l’océan qui absorbe, par des phénomènes de pompes biologique et physique, une large part du CO2 atmosphérique d’origine anthropique. La quantification précise des échanges air-mer de CO2 est indispensable pour établir des budgets globaux de ce gaz sur notre planète. Ces budgets constituent la base nécessaire pour évaluer et modéliser l’ampleur du réchauffement et des changements climatiques à venir. Alors que les flux de CO2 à l’interface air-mer sont relativement bien quantifiés en milieu océanique, les études réalisées en milieu marin côtier restent trop peu nombreuses.
Ainsi, les études de processus contrôlant les flux air-mer de CO2 dans les écosystèmes côtiers ouest méditerranéens sont jusqu’à présent très limités. Le projet CARBORHONE vise à quantifier l’impact des apports fluviaux, par rapport aux processus thermodynamiques et aux efflorescences phytoplanctoniques (Figure 1), sur les bilans d’échanges air-mer de CO2 dans la zone du panache du Rhône et des eaux de surface adjacentes. Les principaux objectifs scientifiques sont :
- Quantifier la variabilité saisonnières des flux air-mer de CO2 depuis l’estuaire intérieur jusqu’au Golfe du Lion.
- Déterminer les processus biogéochimiques contrôlant ces flux à chaque saison.
- Intégrer les résultats obtenus à la base de données internationale SOCAT de synthèse des flux air-mer de CO2 afin de comparer les résultats obtenus aux autres panaches estuariens.
Campagnes
-campagnes CARBORHONE 1 et 2 : 2011
-campagnes CARBORHONE 3 et 4 : 22 février - 3 mars 2012 et 20 - 28 juillet 2012 dans le Golfe du Lion, en Méditerranée Occidentale.
Figure 1 : Concentrations de surface de la Chlorophylle a observées par images satellite en Novembre 2011 durant la campagne CARBORHONE 2.
Moyens déployés
La stratégie mise en place lors des campagnes CARBORHONE est basée sur des mesures continues de surface par un thermosalinographe de coque de type SeaBird SBE21 afin de déterminer la superficie de la plume du Rhône. Ces mesures sont couplées à des mesures de surface en continue de la pression partielle de CO2 (pCO2) et d’O2 dissous. De plus, une CTD Sea Bird SBE911 installée sur une Rosette Carousel Sea Bird SBE32 (Figure 2) permet d’établir des profils et de prélever des échantillons pour un ensemble de paramètres biogéochimiques sur une grille de 31 stations couvrant l’ensemble du Golfe du Lion. Les campagnes sont répétées durant des périodes contrastées de débit du Rhône (printemps, été, automne, début et fin de l’hiver). Ces mesures in-situ seront combinées aux mesures satellitaires (T, Chl a,…) (Figure 1) afin de déterminer les processus contrôlant les échanges air-mer de CO2 à chaque saison.
Figure 2 : A bord du Téhtys, les scientifiques embarqués déterminent la superficie et les propriétés biogéochimiques de la plume du Rhône à l’aide d’un thermosalinographe de coque et d’une CTD/Rosette.
Soutien
Le projet MERMEX-CARBORHONE est soutenu par l’INSU (MISTRALS) et l’INEE. Il bénéficie également des soutiens logistiques de la CNFC, DT-INSU et d’IFREMER/Génavir.
Organismes partenaires
Les partenaires de MERMEX/CARBORHONE sont le CNRS (INSU et INEE) et l’UPMC.
Laboratoire français impliqués
AD2M-Chimie Marine (CNRS/UPMC, Station biologique de Roscoff), LOCEAN (CNRS/UPMC, Paris), LSCE (CNRS/UPMC, Gif/Yvette).
Links
[1] https://www.sb-roscoff.fr/sites/www.sb-roscoff.fr/files/styles/original_image/public/images/station-bio-roscoff-campagnes-276.png?itok=1REncv86
[2] https://www.sb-roscoff.fr/sites/www.sb-roscoff.fr/files/styles/original_image/public/images/station-biologique-roscoff-277.jpg?itok=BRkNj70R
[3] https://www.sb-roscoff.fr/sites/www.sb-roscoff.fr/files/styles/original_image/public/images/station-biologique-roscoff-279.jpg?itok=wUoKeHB0
[4] http://www.insu.cnrs.fr/
[5] http://www.cnrs.fr/inee/
[6] http://cnfc.dt.insu.cnrs.fr/
[7] http://www.genavir.fr/
[8] http://www.cnrs.fr/index.php
[9] http://www.upmc.fr/en/index.html
[10] http://www.sb-roscoff.fr/en/marine-chemistry-0
[11] https://www.locean-ipsl.upmc.fr
[12] http://www.lsce.ipsl.fr/en/