Zones eutrophes

Dynamique des
enveloppes externes et
sédimentation
Plan
1)
Circulation atmosphérique
2)
Circulation océanique de surface
3)
Circulation océanique profonde
4)
Productivité primaire
5)
Distribution des sédiments océaniques
Circulation atmosphérique
METEO (court terme)
CLIMATOLOGIE (long terme)
EVENEMENTS VIOLENTS/EXTREMES
Tornades
Eruption du volcan
islandais Eyjafjöll et
fermeture des espaces
aériens (avril 2010).
1) Moteur de la circulation atmosphérique
Quel est le moteur de la circulation atmosphérique observée sur la figure 2 ?
1) Moteur de la circulation atmosphérique
Différentiel entre l’énergie reçue à l’équateur et l’énergie reçue aux pôles.
Haute latitude
Basse latitude
Bilan : plus de chaleur/énergie reçue à l’équateur qu’aux pôles à l’origine d’un
déséquilibre thermique latitudinal.
1) Moteur de la circulation atmosphérique
Phénomène accentué par l’albédo:
faible réflection à l’équateur (forêts)
forte réflection aux pôles (banquise)
EQUATEUR:
Bcp énergie reçue
Peu d’énergie réémise
EXCEDENT
POLES:
Peu d’énergie reçue
Bcp énergie réfléchie
DEFICIT
+
-
Mécanismes
Apport d’énergie
(chaleur) issue de
la source chaude
Pertes d’énergie :
transférée à la
source froide.
Cellule de convection:
Déplacement circulaire des masses d’air, permettant le
transport de chaleur des zones chaudes vers les zones froides
Mécanismes
1) Origine des mouvements verticaux: la dilatation thermique.
Montée air chaud et descente d’air froid.
Mécanismes
2) Origine des mouvements horizontaux: le gradient de pression.
o Montée air chaud:
o Descente air froid:
pression en altitude ;
pression en altitude ;
pression au sol.
pression au sol.
Les masses d’air se déplacent à l’horizontale naturellement des
hautes pressions vers les basses pressions.
HP
Surplus d’air
Manque d’air
BP
BP
Manque d’air
HP
Surplus d’air
2) Circulation atmosphérique et climats
Sur Terre il y a en fait 3 cellules atmosphériques par hémisphère.
(Force de Coriolis)
Elles contrôlent la zonation climatique terrestre par le biais des
précipitations.
2) Circulation atmosphérique et climats
HP
BP
BP
HP
HP
BP
BP
HP
Sur Terre il y en a en fait 3 cellules atmosphériques par hémisphère.
(Force de Coriolis)
Elles contrôlent la zonation climatique terrestre par le biais des
précipitations.
2) Circulation atmosphérique et climats
Forêt dans les zones où
l’air s’élève. Pourquoi ?
Altitude
Température
Condensation de
la vapeur d’eau
Précipitations.
Forêt équatoriale
Désert tropical
Forêt sub-polaire
Désert polaire
Lien entre pression
atmosphérique (au
sol) et végétation.
2) Circulation atmosphérique et climats
3) Génération des vents
Manque d’air
BP
HP
Surplus d’air
Mouvement d’air issu d’une différence de pression.
Appel d’air dans les zones de basse pression (là où l’air chaud s’élève).
3) Génération des vents
Manque d’air
HP
BP
Surplus d’air
Mouvement d’air issu d’une différence de pression.
Appel d’air dans les zones de basse pression (là où l’air chaud s’élève).
Déviation des vents par la force de Coriolis :
-vers la droite dans l’hémisphère Nord
-vers la gauche dans l’hémisphère Sud.
Vents d’Est
Vents d’Ouest
Alizés
Résumé circulation atmosphérique
Circulation océanique de surface
Importance des courants océaniques pour l’homme :
• navigation
• climat (Gulf Stream)
• pollution
Assez similaire à
• production d’énergie.
l’atmosphère…
Pelamis (Ecosse)
Circulation océanique de surface
Selon vous, quels sont les facteurs qui contrôlent la circulation océanique
de surface? Tracez les courants dans l’Atlantique Nord.
Circulation océanique de surface
1) Vents!
2) Bordure continents
3)Température, salinité,
densité des eaux
Circulation océanique PROFONDE
Plusieurs masses d’eau différentes par leurs compositions chimiques (salinité, O2) et leurs
caractéristiques physiques (T, P).
Profil de températures
Profil du taux d’oxygène
Profils réalisés par l’IFREMER au cours de la campagne CITHER (Circulation thermohaline) dans
l’Atlantique équatorial et tropical.
1) Formation des eaux profondes
Où se forment les eaux profondes ?
Mode de formation ?
1) Formation des eaux profondes
Où se forment les eaux profondes ? Dans l’Atlantique Nord (surtout)
Mode de formation ?
Plongées d’eaux très denses car très salées (évaporation Golfe
Mexique) et refroidies (contact avec calotte groënlandaise)
La formation de glace joue peu.
1) Formation des eaux profondes
Antarctique ?
Oui, surtout lié à la précipitation de glace.
Indien ?
Non, trop chaud.
Pacifique Nord ?
Non car eaux amenées par le Kuroshio
pas assez salées.
2) Orientation de la circulation profonde
Orientation générale de la circulation profonde ?
2) Orientation de la circulation profonde
Orientation générale de la circulation profonde?
Nord-Sud dans l’Atlantique.
Puis Est (vers l’Océan Indien).
Puis Nord-Est vers le Pacifique.
2) Orientation de la circulation profonde
Orientation générale de la circulation profonde?
Nord Sud dans l’Atlantique.
Puis Est (vers l’Océan Indien).
Puis Nord-Est vers le Pacifique.
3) Vitesse des eaux profondes
Vitesse des eaux profondes ?
3) Vitesse des eaux profondes
58°N
52°S
Vitesse des eaux profondes ?
1°=111 km
3) Vitesse des eaux profondes
58°N
1°=111 km
52°S
D = 58°+52°= 110°
Soit 12210 km.
T = 500-100 = 400 ans.
Vitesse des eaux profondes ?
V=30,5 km/an
V=1 mm/s
<
V surface= 1 cm/s
(10 fois plus vite)
Circulation globale : 1750 +175 ~ 2000 ans.
PRODUCTIVITE PRIMAIRE
Matière minérale:
CO2, O2,
H2O, N2,
NO3, HCO3…
Energie
Producteur primaire : organisme capable de produire
sa propre matière organique à partir uniquement de
matière minérale et d’une source d’énergie.
Le plus souvent : source d’énergie = lumière.
6CO2 + 6H2O + hν = C6H12O6 + 6O2
Matière organique:
ADN, ARN
Protéines,
Glucides,
Lipides
Algues vertes
Algues rouges
Végétaux terrestres
Algues brunes
Algues bleues
PRODUCTIVITE PRIMAIRE
Chaîne alimentaire océanique pélagique:
Producteurs primaires :
PHYTOPLANCTON Algues
Consommateurs primaires :
ZOOPLANCTON Crevettes, larves…
PLANCTON : ensemble des organismes flottant
dans l’océan, et incapables de nager contre le
courant. (Contraire : NECTON).
Consommateurs secondaires:
Poissons, céphalopodes, mammifères
marins….
PRODUCTIVITE PRIMAIRE
2 producteurs primaires à connaître (importants en géologie) :
DIATOMEES
COCCOLITHOPHORIDES
Test appelé frustule en silice
(SiO2).
Test appelé coccosphère en
calcite (CaCO3).
Diatomophyte
Haptophyte
1) Productivité primaire: distribution
Productivité primaire:
Mesure de la production
primaire des océans.
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑒
P= 𝑆𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 ∙ 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑠
Son unité est: gC/ m2/ an
Faible productivité=
Zone OLIGOTROPHES
Forte productivité=
Zone EUTROPHES
1) Productivité primaire: distribution
Eutrophes :
Très oligotrophes :
Oligotrophes :
Très eutrophes :
1) Productivité primaire: distribution
Très oligotrophes :
Zones polaires
Oligotrophes :
Centre des océans
Eutrophes : Zones
tempérées froides
Bordures continents
Ceinture équatoriale
Très eutrophes :
Bordures continents
Débouchés fleuves
1) Productivité primaire: distribution
Oligotrophes :
Centre des océans
Eutrophes :
Zones tempérées froides
Bordures continents
Ceinture équatoriale
Très eutrophes :
Bordures continents
Débouchés fleuves
1) Productivité primaire: distribution
Selon vous quels sont les paramètres de contrôle de cette distribution?
Très oligotrophes :
Zones polaires
POURQUOI ?
Oligotrophes :
Centre des océans
POURQUOI ?
Eutrophes :
Zones tempérées froides
Bordures continents
Ceinture équatoriale
(en réserve)
Très eutrophes :
Bordures continents
Débouchés fleuves
POURQUOI ?
2) Comparaison avec les courants
2) Comparaison avec les courants
• Gyres océaniques : déserts
• Intérêt courants chauds dans
zones tempérées froides
2) Comparaison avec les courants
• Gyres océaniques: déserts
• Intérêt courants chauds dans zones
tempérées froides
• Courants côtiers (froids ?) : très eutrophes !
• Courants équatoriaux : eutrophes !
Zones d’up-welling…
Teneur en nutriments dans l’océan
1) Origine
des nutriments
EROSION
Lumière
2) Consommation
immédiate dans la zone
photique
3) Régénération du stock
de nutriments.
C5H9NO2 + 8O2+ 6OH- = NO3- + 5HCO3- +8H2O
Proline redonne du nitrate
Up-welling= remontée d’eau profonde
(>300 m)
Carte des up-welling côtiers :
 Très bonne correspondance avec les zones à forte productivité (eutrophes)
 Ramène en surface les nutriments stockés sous la zone photique
Origine des up-welling côtiers
Vent
Transport d’Ekman
+
+
+
UP-WELLING COTIER (Namibie)
1)
2)
3)
4)
Les vents sont parallèles à la côte.
Les courants vont vers le large.
Il manque de l’eau tout près du continent.
L’eau profonde remonte.
l’up-welling équatorial
Origine de l’up-welling équatorial
Force de Coriolis
Déviation des courants
par rapport au vent.
UP-WELLING EQUATORIAL
La convergence des vents amène une divergence des courants.
Les eaux de surface s’écartent, et l’eau profonde remonte (nutriments).
Origine de l’up-welling équatorial
1)
2)
3)
Les vents convergent vers l’équateur (ITCZ).
Les courants divergent.
L’eau profonde remonte au centre.
Sédiments d’origine biogénique
Coccolithophoridés
Foraminifères
Diatomées/ Radiolaires
Sédiments d’origine minérale
1) Sédiments océaniques et profondeur
X
Quels sont les sédiments associés aux très faibles profondeurs ?
Aux faibles profondeurs ?
Aux profondeurs moyennes ? Etc…
(Rq: on ne s’intéresse pas aux fosses, invisibles à cette échelle)
1) Sédiments océaniques et profondeur
Sédiments peu profonds
 Plateau continental (->200 m)
 Talus continental (-> 3000m)
1) Sédiments océaniques et profondeur
Sédiments à moyenne profondeur
 Autour de la dorsale (2500 à 3500m)
 Monts sous-marins (~3000m)
1) Sédiments océaniques et profondeur
Sédiments très profonds:
 Plaine abyssale (3500 à 5000m)
1) Sédiments océaniques et profondeur
Sédiments peu profonds
 Plateau continental (->200 m)
 Talus continental (-> 3000m)
Sédiments issus des
continents, OK
Sédiments à moyenne profondeur
 Autour de la dorsale (2500 à 3500m)
 Monts sous-marins (~3000m)
Pourquoi cette profondeur
particulière?
Sédiments très profonds:
 Plaine abyssale (3500 à 5000m)
Il existe d’autres contrôles
que la profondeur…
Calottes !
Contrôle sur les diatomées ?
1) Sédiments océaniques et profondeur
1) Sédiments océaniques et profondeur
2) Sédiments océaniques et prod. primaire
Test siliceux (SiO2)
Test carbonaté (CaCO3)
Producteurs
primaires
DIATOMEES
Diatomophyte
RADIOLAIRES
Zooplancton
COCCOLITHOPHORIDES
Haptophyte
FORAMINIFERES
2) Sédiments océaniques et prod. primaire
Comparez les cartes de distribution des sédiments et de production primaire.
-> quels sont les sédiments (notamment biogéniques) en zone eutrophe ?
-> quels sont les sédiments (notamment biogéniques) en zone oligotrophe ?
2) Sédiments océaniques et prod. primaire
Zones eutrophes: marges continentales, zone tempérée froide et ceinture équatoriale.
Diatomées (SiO2) fréquentes en zones eutrophes.
Dilution par des terrigènes près des côtes.
2) Sédiments océaniques et prod. primaire
Zones oligotrophes: gyres océaniques.
Coccolithophoridés préfèrent les zones oligotrophes.
Mais ça n’explique toujours pas leur absence sous
3500m…
2) Sédiments océaniques et prod. primaire
CCD
1) En zone oligotrophe:
Pas de CaCO3 sous la CCD:
Carbonate Compensation Depth
Ils se sont dissous au cours de la descente:
CaCO3 + H2O + CO2= Ca2+ + 2 HCO3-
2) En zone eutrophe:
Les diatomées dominent, mais sont en
parties diluées par des sédiments
terrigènes (près des côtes).
3) Différences entre océans
Pacifique: principal contrôle ?
Atlantique : principal contrôle ?
3) Différences entre océans
Pacifique: principal contrôle ? Latitudinal: ceintures de productivité (climat/courant).
Atlantique : principal contrôle ? Longitudinal: profondeur.
3) Différences entre océans
3) Différences entre océans
Dans l’Océan Atlantique, la ceinture
péripolaire à Diatomées n’est pas marquée au
Nord, sans doute en raison d’une dilution
importante par les sédiments terrigènes.
Dans l’Océan Atlantique, la ceinture siliceuse
équatoriale n’est pas marquée au niveau de
l’Atlantique du fait de la moindre sous
saturation des eaux vis-à-vis du CaCO3 et de
la relativement faible profondeur du bassin.
3) Différences entre océans
Dans l’Océan Pacifique, la sédimentation
terrigène est réduite car l’essentiel des
fleuves sont présents dans l’Atlantique ou
dans l’Océan Indien.
Dans l’Océan Pacifique, l’absence de la
dorsale et l’âge ancien (importante
subsidence du Pacifique Nord) explique
que les sédiments soient principalement
représentés par des argiles rouges. La
sédimentation carbonatée est confinée sur
les hauts fonds représentés par des
alignements de points chauds (Hawai,
Chaîne de l’Empereur).