Comparaison de la distribution et du bilan d`echanges

_______________________________________________ O_C_EA_N_O _ L _O_G_ ' _ C _ A _ A _ C _ T _ A _ . _ ' 9 _ 8 _ 8 ._ N _ . _ S _ P~ ~r------
Comparaison de la distribution Méditerranée
Mer Rouge
Sels nutrilifs
Bilan
Distribution
et du bilan d'échanges des sels nutritifs
en Méditerranée et en Mer Rouge Mediterranean Sea
R ed Sea
Nutrients
Bud ,g el
RÉSUMÉ
ABSTRACf
Di stributIon
Ekaterini SOUVERMEZOGLOU
National Centre for MarÎne Research, 16604 Hellenikon, Grecce.
R eçu le 2812 1 86, r ivist le 20110/ 86. accepté le IJl ll / 86.
La Méditerran ée et la Mer Rouge sont deux ba ss in s à seuil dont les caractéristiques
hydrologiques sont tr ès se mblabl es. L'eau entrante de J'océan vois in a ss ure
l'équilibre du bi lan d 'e au et de sels nutritifs.
L'é
vo lution de l'eau entrante de J'océan est analogue dans les deux ba ss in s: un
appauv
ri ss ement progressif, dû au mélange avec J'eau plus pauvre du bassin, à
l'activité biologique el à l 'e xistence de seuils successifs (en Méditerran ée).
La Méditerranée reçoit de l'Atlantique la plupart de sa provisi on de sels nutritifs
(environ
70 %, le reste étant fourni par les neuves). Cet apport océanique ne varie
pas beaucoup au cours de J'année.
L'eau entrante de l'Océan Indien a
ss ure la totalité de la provision en sels nutritifs de
la Me r Rouge. Cet échange avec J'o céan suit les deux régimes hydrolo giq ues du
détroit de Bub-el-Mand cb, et il est équilibré entre une pér i ode de gain en sels
nutritifs durant
le régi me d'été (3 à 4 mois) et une période de perte en régime d'hiv er
(de 8 à 9 mois).
Oceallol. A ct a, 1988. Océanographie pélagique méditerranéenne, édité par H. J.
Minas et P. Nival, 10 3- 1 09 .
Comparison of nul rient di stribution and budget in the Mediterran ean
and the Red Sea
The Mediterranean and Ih e Red Sea are tw o concentration basins with ve ry s imi l ar
hydrological characteristics. The wateT of the adjoining ocean, entering over a s ill ,
holds the water and the nutrienl budgets
of the bas in s in balance.
Changes
in this i nfl ow in g oceanic waler arc analogous in the two basin s: reduction in
nutrient content, due to mix ing with the nutrient-poor water of the ba si n, bio Jogi cal
ac
ti v it y and the existence of successive si Il s (in the Mediterranean).
The Medit
er ranean receives from the Atlantic Ocean the main part of its nutrient
supply (of the ard
er of 70 %, the rest being provided by the riv eTS). This supply is
practically constant over the year.
The innowing
wat er from the Indian Ocean provides the entire nutri en t supply of the
Red Sea. This
<>cea nic supply foll ows th e tw o circulation regimes at Bab-el-Mandeb
straits, the gain
in summer (over 3-4 months) compensating the loss in win ter (ove( 8-
9 m on ths).
Oceunol. A cra, 1988. Océanographie pélagique méditerranéenne, édité par H. J.
Minas ct P. Niva l, 10 3- 109 .
103

E SOUVEAMEZOGlOU
INTR ODUcr lON
L'étude comparative de la distribu ti on des se ls nutri-
tifs de
la Mer Rouge et de la Mé dit erranée , en
relation avec
la circulation et le s bilans d 'é change,
présente un intérêt particulier.
Les deux mers sont des bassins de concentration et
leurs caractérist
iq ues hydrologiques générales sont
très semblables :
-bilan
d' eau négatif (l'évaporation moyenne
annuelle dépasse largement la précipitation et l'apport
d'eau par
le s rivières) ;
-sal
ini tés plus élevées par rappon à ce ll es des
océans voisins;
-échange d'eau avec l'océan
par l'intermédiaire
d'un seuil peu profond, en deux (c t par fois trois)
couches.
Nous avons utilisé, d'une part pour
la Me r Rouge, les
résultats des campagnes Mérou A et Mérou B, d'autre
part pour
la Méditerrané e, le s données recueillies
dans la littérature.
Le but de cet article est de faire ressortir les caractéris-
tiques com
mu ne s aux de ux bassins, et en pan iculier
l
'é voluti on de l' cau entrante de l'océan, sous
l'influence des facteurs physiques
et biologique s, Le s
bilans des éléments nutritifs sont examinés, en tenant
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CAMPAG N eS MEROU
MS -MARION -DU FRESNE -
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104
compte, dans le cas de la Mer Roug e, du régime
saisonnier d
'é changes en cau, ct dans ce lu i de la
Méditerranée, des apports continentaux.
MATÉRlEL ET MÉTHODES
La campagne Mérou s'est déroulée en deux pa nic s:
la première (Mérou A) de Suez à Djibouti ( 16 juin-
4 juillet 1982);
la seconde (Mérou B) de Djibouti à
Suez ( 25 se ptembre-9 octobre 1982).
Pendant chacune des deux parties, nous avons réalisé
une coupe longitudinale de
la Mer Rouge, ainsi que
cinq sections dans
Je détroit de Bab-el-Mandeb, ct
plusieurs stations dans
le golfe d'Aden. Deux l ign es
de 4 courantomètres ont été mouillées en juin dans le
détroit, un e seule a pu être récupérée en octobre
(fig. 1) .
Le s méthodes de mesure employées et les résultats
sont rassemblés dans un rappon publié par le Terri-
toire des Terres Australes et Antarctiques Françaises
(Beauverger ef
al. , 1984). Le s principaux d'entre e ux
Ont été exposés aussi par Souvermezoglou (1985).
En ce qui concerne
la Méditerranée, nous avons
utilisé
le s données fournies par McGi Ii (1965), Schink
( 1967 ), Coste (1969) , McG; 1I (1969), Béthoux (1981).
Figure 1
Stations des campagnes M trou.
Th e Mérou cruisrs SI (lIi OIIJ.

RÉSULTATS ET DISCUSSIO
Hy dr o lo gie
La Méd iterranée CI la Mer Rou ge sont des bassins à
seuil et à bi lan d 'eau négat if. Pour compenser le
déf
icit d'eau créé par l'évaporation, la quantité d'eau
entrant par l'océan dépasse ce ll e de l'eau sortant du
ba
ss in durant l' année entière. Dans les deux cas, l'eau
de l'océan, moins dense, entre en surface. Cette eau,
qui demeure près de
la surface, évolue à mesure
qu'clle progresse dans
le s ba ss in s, sous les effets
climatiques
de ces régions (accroi ss ement de sa den-
sité). E ll e se mélange avec les couches d'eau sou s-
jacentes et plonge dans certaines régions pour forme r
l'cau in termédiaire el profonde. En profondeur, un
courant de retour renvoie vers l'océan de l'eau plus
salée et plus chaude. Ainsi, dans ces deux détroits, on
ob
serve pendant toute l' année deux veines d' eau
superposée s. en mouvement moyen inverse.
Le s flux d'eau entrant (environ 1,45 x Ur ml ç 1) et
sortant
(1 ,37 x Hr ml ç 1) en Méditerranée (moyenne
des estimat
ions: Lacombe, 1 971 ct Béthoux, 1 980)
sont plus importants par rapport à ceux de la Mer
Rouge. Les observa
ti ons directes du courant dans le
détroit de
Sa b-el-Mandeb durant la campagne Météor
en décembre
1964 (Sied 1er, 1968) don ne nt un flux
d'clIu entrant de 0,59 x 10
6 ml ç t
et un flux d'eau
sortant de
0,43 x 10
6 ml ç t.
Le s estimations de Gras-
shoff (1969) et de Morcos (1970) pour les flux d' eau
entrant et sortant sont encore plus fa ibles. Ces
estimations des flux à Bab-el-Mandeb proviennent
des observations effectuées en hiver.
En Mer Rouge, il se forme,
en été, une troisième
couche au-dessus des deux autres se dirigeant vers
l'Océan Indien, provoquée par le s vents Nord-Nord-
Ouest dans la part
ie sud de cette mer. La présence de
cette couche a été signalée pa r
Tho mpson (1939) ,
Patzert (1974), Wyrtki (1974), Jones etai. (1974). Ce
système
de trois couches était bicn étab li pendant la
période des
ob servations des campagnes Mérou A et
Mérou B. Les résultats
de ces campagnes montrent
que l'eau provenant
de l'Océan Indien pénètre dans la
Mer Rouge
entre environ 40 et 200 m de profondeur.
On peut facilement reconnaître 1" présence de trois
couc
he s sur les profils de la salinité le long du détroit
de Bab-el-Mandeb (fig. 2). Le vo lume d'eau trans-
•
51 133
Figure 2
Distribution verticale de la salinité le long du chenal
prin ci pal du détroit de l3ab·cl-Mandcb. Campagne Mérou Il
13. octobre 19 112 (Maillard. Soliman, 1984). ;0;
Ve rr il:al d is lr iburian of rh e S (J/ i nil y (J/an g Ihe ma in c h(Jnnel
af Ihe &b ·û -M(Jlldeb S ifil i/ s. Cru ise M/ mu 8. Qcrober E
19 82 (Muil/(Jrd. $a lim(Jn . 1 984 ).
105
CO M PARAISO N D1=:CHANGES M ËDITERAANËE- M EA ROUGE
porté dans la Mer Rouge par la couche intermédiaire
est 0.28 x
1<r ml ç 1 (Maillard, Soliman, 1984).
Le flux d' eau sortant en pr ofondeur di minue beaucoup
CI 80 % du vo lume d'eau sort en surface.
Dans les deux bassins, J'eau entrante de l'océan
équilibre le
bi lan d'eau. En même temps, elle assure
l'équil
ib re en sels nutritifs.
Situation aux seuils
Le courant océanique entrant apporte de la matière
nutritive immédiatement disponible pour la photo-
s yn t hè se aux couches supérieures des deux bassin s. La
profondeur et les caractérist iq ues ph ys iques et chimi-
ques de la couche entrante, dépend ent de la présence
d'un seuil peu profond dans les
de ux détroits qui règle
les échanges avec l'océan voisin.
En Mer Rouge. en été, l'eau
en trant da ns le Golfe
d'
Aden forme une langue riche en sels nutritifs
(fig. 3)
et pauvre en oxygène. Le déversemen! vers
l'océan
de l' eau intermédiaire du bassin, au-dessus du
seuil, constitue une perte permanente
en sels nutri ti fs
et réduit
le ur accumulation dans les eaux pro fondes.
Les eaux profondes de
la Mer Rouge sont relative-
ment pauvres en sels nutritifs par rappo rt aux eaux du
Go lfe d'Aden à la même profondeur (f ig. 3 et tab. 1).
En M éd iterranée, on observe le même phénomène:
la section des silicates le long du détroit de Gibraltar
(Schink,
1967) indique que l'eau méd it erranéenne,
relativement jeune et homogène au-dessous de 600 m,
a de s concentrations inférieures à celle de l'Océan
Atlantique aux mêmes profondeurs, malgré l'apport
de s rivières dans le ba ss in (fig. 4).
Parmi les facteurs qui peuvent provoquer ceue fa i-
ble ss e relative de concentration des sels nutrit ifs dans
les deux bassins, on peut
ci t er les mouvements
ve rticaux in ten se s et les temps de résidence relative-
ment courts des eaux du bassin par rapport à l'océan
voisin.
Évolution le long du bass
in
Le courant océanique entrant dans le bassin est
nettement
di fférencié des eaux sous-jacentes. Les
5 1.128
SA LINI TE
PrOlils b3 1 hysoode
110 St.213

E SOUVEA MEZOG LOU
,.
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S,lielles ~ .,gl" '
le long du BaD- el- M andeD
Clmpa"ne MEROU e
sept - OC ! '82
Tableau 1
Comparaison de ta concentration des sels nutritifs (cn ,..atg J- I)
dan~ la M er Rouge el Ic Golfc d'Adcn (p rofondcur 800 m).
Compmuon OlIM concentrations of nutritnu (i n ~gatl -I) in lM
R td Sto and the Gull of Aden (8l)j m dtplh).
Phosphatcs
Nitrates
Si licatcs
Mer Rouge
o~
16,0
20 ,0
Golfe d'Aden
2.4
34,0
« ,0
forts gradients de densité qui existent en tr e le s deux
masses
d'ea u imposent un recyclage de la mat iè re
org anique dans les niveaux supérieur s. Le s échanges
avec les eaux sous-jaccntes dcviennent plus in tenses
que l ors< lu 'o n se dé pl ace le lo ng du circu it de cette
masse d
'c uu dans les bassin s.
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Fi gure 4
sn'e.les ~"II ~
Seelion le long du G'bf~ltlf
Camp;ognl CASBAH
OCI._no. ' 64
Section des silicates (",aty l) le long du d~troi t de Gibraltar (la
Médi l erran~e sc trOU\ 'C 11 droite). En bas, distance en milles
mannes de Gibraltar (Schink. 1%7).
Section of 5UiCQ/tS (l13tiV!) along thl' SIrUII of GlbrallQr (Iht
Mtdi/uraMan
Sea u on iht righl). B Ollom are lUlu/ical miles from
Gibraflur (Schink.. 1967) .
106
'""
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Figurc 3
Seclion dcs silicalcs (,..alg/l) le long du détroit de Bab-
cl-Mandcb (la M cr Rougc 50e Irou\'C Il gauche). Campa-
gnc
M~r()u B. octobre 1982.
&crion 01 sificaf(.S (,..atg/l) along the Slra;1 01 Bab-tl-
Mandeb
{the Rtd Sea u on Ihe ltlr}. Cruist Mirou 8.
DClOber 1982 .
L'eau entrante de l'océan s'a ppauvr it au fur et à
mesure de sa propagation dans la Mer Rouge. Cet
appauvrissement est bien démontré dans le cas des
ph
osphates: nous avons représenté ici sur la même
figure une station dans le Golfe d'Aden (station 107) ,
une stati on au sud (station 143) et une au nord
(station 163) de
la M er Rouge (fig. 5 A). Le f on
gradient en phosphates rencontré à la station 143 (s ud
de la M er Rouge) est directement lié à la présence de
J' cau de l'Océan Indien de faible salinité (fig. 5 B).
L'affaiblissement de la concentration des
se ls nu tritifs
vers
le Nord est dO au mélange de cene eau riche avec
les eaux pauvres de
la M er Rouge et à l'utilisation
biologique des sels nutritifs le long du
tr aje t. L'enri-
chissemenl en phosphates de la couche superficielle
décroît à l'inverse de
la di stance du Golfe d'Aden et la
couche puuvre en sels nutrit ifs est plus profonde au
nord de la M
er Rouge (fig. 5 A).
En Méditerr:lOée, McGi
li (1%5) démontre un appau-
vrissement en sels nutr itifs vers l'Est. Le s concentra-
tions en sels nu tritifs de la M er Egée sont 12 fois
moins importantes que ce
ll es de l'Atlantique
(tab. 2). Cet appauvrissement est
lié â l'existence de
plusieurs seuils dans ce bassin. En effet, la Méditerra-
née pourrait être considérée comme une succession
des bassins. dont les eaux prof
on des SOnt relativement
isolées les unes des autres. La rela
ti on de chaque
b: lssin avec cel ui qui le précède vers l'Ouest est du
même type que la relation du bassin occident al avec
l' Océan A tl antique, décrite au paragraphe précédent.
Rapports
NIP el SlIP
Les flippons NfP et SifP dans la M er Rouge sonl
di ff érents de ce ux du Golfe d 'Aden, el consti tu ent
une image de l'évolut
ion de l'eau du Golfe d'Aden
dans
la Mer Rouge. Par exem pl e, le rapport Nf!> ,
voisin de 14 dans le golfe. atteint 20 au nord de la M er
Rouge.
Une
si tuation semblable par rappon à l'Atlantique a
été observée en Méditerranée occidentale
par Coste

COMPARAISON O'tCHANGES M~ OITERRAN ÉE·MER ROUGE
1
,.
1
1 1
1 A B i
, 3
Figure 5
Disuibtuion venicale
des phosphates (A) et de la salinitt (8) , d'une station du Golfe d'Aden (station 107 /1 12 ' 10 ,0' N, 43 ' 57 .1 )' E), d'une
station
au /lOrd (station 163 lI 27 ' 1 6. 1' N, 34 ' 30,9' E), et d'une autre au sud de la Mer Rouge (station 1 43 /1 14 ' 41.8' N, 42' 9,9' E).
Venical diflfibution of phosphatlS (A) and saliniry (8) at a station in tM Gulfof Adtn (s tat ion 107 III 12 ' 10 .0' N, 43 ' 57.0' El ' aM in Iht nonh
(S la/ ion l 63 II/ 2T 16 .1' N, 34 ' 3O.!Y E) IInd tmolha ont in th e lou/h of the Red Sea (Itation 1 43 II/ 14 ' 41 ,8' N, 42 ' 9,9' E.
Tableau 2
Concentration en se ls nutritifs de rOetan Atlantique el des
différe nts bassins ml!di terranl!ens par rapport lI celle d e: la Mer
Égét
( d ' apr ~s McGiIJ , 196.5).
Concenlflllions oftht nUirienl S in lM Alilln/ie Octlln IInd di/ftrtnl
"gions ofl he MedittffaMtlfl, comp(lf td with thost in the Atg e (ln
St(l.
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;;:
<
PO.·p 2 3 3 • 8
12
NO J· N 2 3 3 • 7
12
SiO I· Si
3 3
8- 12
el Minas (1967). Dans la panie Esi (McGi Il , 1965), les
valeu
rs soni di sparates et n'indiquent :lUcune tendance
générale.
L'activité biologique, la minéralisation
dan s l es ba ssi ns
et les apports continentaux s
ont des facteurs qui
interviennent, mais jusqu'à prés
ent , au cu ne explica-
ti on d'ens emb le n'a pu être propo sée.
Tableau 3
É.c hanges de sels nutritirs entre l es bassins et l'océan
L'
eau de l'Océan Atlantique qui entre en sur face dan s
la Méditerran
ée est plus pauvre en sels nutritifs
pendan t toule l 'a nn ée que l' eau de la Méditerran ée
qui sort au-dessus du seuil (Schink, 1967; McGilI,
1
969; Coste, 1 969; Béthoux, 198 1 ; Coste el al.,
1983). La concentration en sels nutritifs de l'eau
so nante de la Méditerranée est cons tant e pendant
toute l'
année ( teneur en phosphat es = 0,3 l-'-aI 8 1- 1) .
La concentration de la couche superficie ll e est plus
difficile à caracté
ri ser, et la gamme de con ce ntrations
mesurées
pour l es phosphates varie en tr e 0, 03 et
0, 05 ~atg 1- 1 (Cosle, 1969),
En M er Rouge, l'hiver, l' ea u entrante est également
pauvre en sels nutrilifs
par r appar l à l'eau sortante
(Grasshoff, 1969), Mais le conlraire se produit l'ét é,
lorsque l 'e au sort à la fois en surface el au f on d
(syslème de trois couches) (t
ab.3). Les campagnes
M
éro u A et Mérou B nous ont mon tr é que la
concentration en sels
nU lr it ifs de la couche superfi-
cie ll e eSI de ID à 30 fois plus faible que ce ll e de la
couche in te rm édiaire entrante de l'Océan Indien, U1
couche prof onde a les '2J3 de la concentration de la
couche entrante de
l' océan, en juillet (Souvermezo-
Coneentralion des se ls nutritifs dans l'cau entrante et sortante de lu M er R ouge:.
Conc entrations of nulritllU in ""liter l'nlI'rin8 und Il'ul 'i"8 lire R td St(l,
Ph osphates (~ t g 1-') Nitrates (loUItg 1-1) Silicates ( lUItg J.l)
"'"
Eau '\O rtante
"',
Eau sort :lO te
,,,
Eau sonan te
entrante entrante entrante
surface fond surface fond surface fond
Décembr e: 1964 , Gru ss hoff 0,3 0,8 3,0 12 ,0 2,0 6,0
Jui llet 1982, M trou A
1.'
0 ,2 1,0 15,7 0,'
13 .4
9,3 0 ,3 7,9
Octobre 1982, Mérou B 1,9 0,3 1,9
23.4 0.9 26.2 J7 .9
1.7
19,t
107