Méthodes détaillées
Les mesures météorologiques (température air sec, ΔT (température air sec, température air humide), rayonnement solaire incident, vitesse et direction du vent apparent) complétaient des observations de température et salinité de surface et de pluie, couplées au système GPS de positionnement du navire (Magnavox MX-1107 pouvant aussi servir de relai aux données du loch et du compas gyroscopique du navire) et enregistrées sur un micro-ordinateur type compatible IBM-PC. A l'origine, le logiciel d'acquisition était utilisé à l'ORSTOM pour l'acquisition automatique des mesures de température et salinité de surface à bord des navires marchands (Grelet et al., 1992). Pour cette campagne, nous avons décidé d'en utiliser une version étendue, ALIS.EXE, écrite par B. Buisson, qui outre la gestion d'un plus grand nombre de capteurs, permet des calculs supplémentaires.
Températures et salinités de surface ont été mesurées par un thermosalinomètre Sea-Bird 21 étalonné le 16 septembre 1992 par le constructeur. La prise d'eau était située vers 2.6 mètres. Toutes les trois heures, un échantillon d'eau de mer a été prélevé à la sortie du thermosalinomètre pour contrôler la dérive du capteur de salinité. L'ensemble de ces prélèvements a été analysé au retour de la campagne, du 8 au 11 décembre 1992, sur le salinomètre GUILDLINE à bord du N.O. LE NOROIT. Le thermosalinomètre était interrogé toutes les 15 secondes et la médiane de la température et de la salinité de surface calculée et enregistrée toutes les 15 minutes. Le capteur de température a subi avant et après la campagne chez Sea-Bird, un étalonnage qui ne permet pas de déceler de changements majeurs dans la mesure de la température. La cellule de conductivité ayant été endommagée après la campagne, seul l'étalonnage effectué avant la campagne est disponible. La comparaison entre les mesures de salinité des échantillons bouteille et celles du thermosalinomètre montre un biais important de 0.034. Ce biais a été confirmé par les mesures réalisées à bord du N.O. Le Noroît après cette campagne à l'aide du même thermosalinomètre. Les mesures présentées ont été corrigées de cette erreur.
La quantité de pluie a été mesurée par un pluviomètre optique STI (ORG-105) monté au-dessus de la passerelle à 6 m de hauteur. Ce capteur était fourni par le Dr. O. Thiele du "Tropical Rainfall Measuring Mission Office". Le pluviomètre optique était interrogé toutes les secondes et la hauteur d'eau intégrée (mm) et l'écart type (mm/h) des mesures individuelles calculés et enregistrés toutes les 15 minutes.
Les capteurs météorologiques ont été installés par le Dr. F. Bradley. du CSIRO de Canberra. La pièce maîtresse de cet ensemble était un enregistreur de données "Datataker 50" recevant les signaux:
- d'un psychromètre fabriqué au laboratoire du "Centre for Environmental Mechanics" du
CSIRO, Canberra;
- d'un pyranomètre LICOR 2003S;
- d'un anémomètre SYNCHROTAC 710-1960;
- d'une girouette SYNCHROTAC 710-2900.
Les capteurs étaient situés en tête de mât. L'exposition au vent de l'anémomètre n'étant pas idéale au mouillage, son installation a été modifiée le 16 novembre. L'enregistreur de données était interrogé toutes les 10 secondes et les médiane, moyenne et écart type des paramètres suivants, étaient calculés et enregistrés toutes les 15 minutes:
- température air sec (°C);
- ΔT(°C);
- rayonnement solaire incident (W./m2);
- vitesse du vent apparent (m/s);
- direction du vent apparent (degré).
A chaque interrogation de l'enregistreur de données, la vitesse et la direction du vent par rapport à la route surface du navire ont été calculées par somme vectorielle d'après les informations instantanées du loch et du compas gyroscopique, ainsi que les vitesse et direction absolues du vent d'après la route fond donnée par le navigateur satellite. Les médianes des modules (m/s) et direction (degré) des vents "surface" et absolu étaient ensuite calculées et enregistrées toutes les 15 minutes. Au mouillage, le loch ne donnant pas de vitesse négative (l'Alis était mouillé par l'arrière) et la route et la vitesse fond traduisant les lents mouvements d'évitage du navire, ces calculs se sont révélés erronés et n'ont pas été conservés. Il en est de même, lorsque le navire est en dérive. Aux points fixes, les mesures de vent absolu présentées sont les suivantes:
- le module absolu est le module du vent apparent;
- la direction absolue est égale à la somme du cap du navire et de la direction du vent apparent.
La vérification du décalage entre les deux mesures de température du psychromètre a été effectuée trois fois au cours de la campagne. Cela consistait à mesurer la différence de température entre les thermistances, les deux thermomètres étant secs. Cette expérience a été faite de préférence à l’abri du soleil. Le résultat montrent un ΔT moyen de 0,11°C et un écart type inférieur à 0.01°C. Les données présentées ont donc subi la correction de 0.11°C.
Références
GreletJ., B. Buisson et C. Hénin, 1992. Installation et utilisation d'un thermosalinographe à bord d'un navire marchand. Notes Techniques, Série Sciences de la Mer, Océanographie physique, 7, Centre ORSTOM de Nouméa, 99 pages
Les profils verticaux de température et salinité ont été réalisés grâce à une sonde CTD Sea-Bird ( SBE 9-02) équipée d’un système TC-Duct pour réduire les pics de salinité. Les logiciels Sea-Bird version 3.5A (Sea bird, 1991) ont été utilisés pour l’acquisition qui a été faite uniquement à la descente. Les données, dont la fréquence maximale d'acquisition de 24 cycles par seconde a été conservée, ont été directement enregistrées sur le disque dur d'un PC 486 DATAMINI. Ces données ont ensuite été moyennées (centrées sur les valeurs de pression paires) tous les 2 dbar après élimination des valeurs correspondant à des vitesses de descente inférieures à 0.25 m/s.
Les capteurs utilisés étaient le modèle "SBE 3" pour la température. "SBE 4" pour la conductivité et "Paroscientific digiquartz 410K.105" (10000 psia) pour la pression, dont les précisions théoriques sont respectivement 4.10-3 °C par an, 3.10-4 S/m par an et 0.02% "Full Scale". Les capteurs de température et conductivité ont été étalonnés chez Sea-Bird avant la campagne (31/7/92) et au retour de campagne (14/1/93). Au cours de la campagne, un décalage de 1 à 1.5 dbar entre la pression donnée par la sonde en surface et la pression réelle a été observé. Le capteur de pression a donc aussi été renvoyé chez Sea-Bird après la campagne. La correction à appliquer, qui dépend de la pression, est la suivante:
Pcorrigée= 1.00037 *Pctd-1.644
Les fichiers ont donc été corrigés en utilisant cette relation.
Deux fois par jour, des prélèvements bouteille ont été effectués à 1000 dbar et leur salinité mesurée à l'aide d'un salinomètre Portasal/Guildline modèle 8410 (précision estimée à 2 à 3 10-3 pour la salinité). Ces analyses ont été faites 2 semaines à 1 mois après le prélèvement à bord du N.O. Le Noroît. Les moyennes et écarts type de la différence de salinité entre les bouteilles et la sonde ont été calculés pour chaque jeu de coefficients (avant et après la campagne):
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moyenne |
écart type |
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"pré étalonnage" |
0.0102 |
0.0064 |
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"post étalonnage" |
0.0058 |
0.0058 |
Références
Sea-Bird, 1991. CTD data acquisition software, seasoft version 3.5A, September 1991. Sea-Bird Electronics, Inc., 1808-136th Place NE, Bellevue, Washington 98005 USA.
Des mesures de courants ont été obtenues aux points fixes du 11 au 21 novembre 1992 puis du 28 novembre au 5 décembre 1992 à l'aide d'un profileur de courant acoustique à effet Doppler (ADCP, modèle RDSC-0150 de RD Instruments) fonctionnant à 150 KHz. L'ADCP installé sur un support était suspendu à l'aide d'un câble à 6 flotteurs de 30 cm de diamètre reliés en série. Lorsque l'Alis n'était pas ancré (du 11 au 14 novembre 1992: stations 1 à 21), le navire évoluait lentement autour de la station à une vitesse d'environ 3 noeuds. L'immersion de l'ADCP était de 10 m du début du premier point fixe au 18 novembre, 18h45 TU (stations 1 à 89), puis 20 m à partir du 19 novembre, 8hl5 TU. Généralement, 4 des 6 flotteurs étaient immergés et évitaient au support de l'ADCP de "pilonner" en réponse aux vagues de surface. Pendant les observations, l'ADCP était relié à un microordinateur (SHARP AX386N) à bord de l'Alis par l'intermédiaire d'une interface RS232 permettant le transfert des données ADCP en temps réel vers l'ordinateur.
Les composantes méridienne, zonale et verticale du courant sont mesurées relativement au corps de l'ADCP. Pendant cette expérience, le fond était situé à une profondeur bien supérieure au "bottom tracking range" de l'ADCP de l'ordre de 500 m. La position du navire obtenue par GPS (Global Positionning System) a donc été utilisée pour transformer la vitesse relative en vitesse absolue. La vitesse de dérive de l'Alis pendant la période au mouillage était plus faible que 5 cm/s, ce qui est de l'ordre de la précision de la mesure GPS. Pendant cette période, les vitesses mesurées par l'ADCP ont donc été considérées comme des vitesses absolues. Pendant la période de route lente, l'Alis suivait, à vitesse constante, une trajectoire proche du point de station. Dans ces conditions, où la trajectoire du navire n'était pas rectiligne, la vitesse du navire était mal estimée, le GPS nécessitant une moyenne sur 20 mn pour atteindre la précision de 5 cm.s-1 dans la détermination des vitesses. Pendant cette période, la vitesse absolue a été estimée en considérant que le bin le plus profond (380 m) était situé dans une couche immobile. Cette hypothèse est raisonnable puisque les courants majeurs sont situés dans les 300 premiers mètres.
Les données ADCP ont été enregistrées toutes les minutes avec une longueur de bin de 8 m. L'enregistrement a souvent été interrompu à cause d'interférences électriques dans l'interface RS232. Le nombre total de profils est de l'ordre de 20000, représentant environ 150 Mbytes de données.
Les prélèvements ont été effectués à l'aide de 12 bouteilles de 1.2 litres montées sur une rosette General Oceanics couplée à la bathysonde. Tous les prélèvements ont eu lieu à la remontée de l'ensemble bathysonde-rosette.
Références
Kaneko A., W. Koterayama, H. Honji. S. Mizuno, K. Kawatate, and R. L. Gordon, 1990. A cross-stream survey of the upper 400 m of the Kuroshio by an ADCP on a towed fish, Deep-Sea Research, 37, 875-889
Kaneko A., M. H. Radenac, S. Tanaka, H. Nakajima, and G. Yuan, 1993. A preliminary report of the TOGA-COARE intensive observation -Towed ADCP observation from an anchored ship-, Fall Meeting of the Oceanography Society of Japan. Tohoku University, Japan, 2-24 October 1993
Les prélèvements ont été effectués à toutes les stations sur 12 niveaux entre 0 et 200 m aux stations de 2h00, 8h00, 14h00, 20h00 et 23h00 (respectivement 16h00. 22h00. 4h00, l0h00 et 13h00 en TU) ou sur 24 niveaux correspondant à l'envoi successif de deux rosettes aux stations de 5h00, 11h00 et 17h00 (respectivement 19h00, 1h00 et 7h00 en TU). A chaque station, les niveaux de prélèvement ont été choisis au vu du diagramme T/S donné par la sonde, afin que la nitracline (profondeur à laquelle N-N03- >0.1 µM) soit échantillonnée au mieux.
Les échantillons sont prélevés dans des fioles en polyéthylène de 50 ml et immédiatement analysés à bord à l'aide d'un Autoanalyseur II Technicon. Nitrate (N-N03-), nitrite (N-N02-), et orthophosphate (P-P043-) ont été mesurés à chaque station et à tous les niveaux de prélèvement. Le silicate (Si-SiO42-) a été analysé uniquement aux stations de 5h00, 11h00, 17h00 et 23h00 (respectivement 19h00, 1h00, 7h00 et 13h00 TU).
Les protocoles analytiques utilisés lors de l'analyse des sels nutritifs sont adaptés de ceux décrits dans Strickland and Parsons (1972). Pour les concentrations de nitrate inférieures à 1.5 micro-M et pour le nitrite, la méthode d'analyse "haute sensibilité" décrite par Oudot et Montel (1988) a été utilisée. Dans le cas du phosphate et du silicate, la ligne de base a été obtenue avec de l'eau de mer synthétique de salinité 35, préparée avec de l'eau bi-distillée et du NaCl haute pureté. Pour le nitrate et le nitrite, de l'eau de mer prélevée en subsurface à 15°S (156°E) s'est révélée plus pauvre que l'eau de mer synthétique et a été utilisée par la suite comme référence. Les étalons sont préparés quotidiennement à partir de solutions mères conservées au réfrigérateur et diluées dans l'eau de référence.
La limite de détection approximative pour les différents sels nutritifs ainsi que le coefficient de variation pour des réplicats effectués à bord (6 réplicats prélevés sur une même bouteille, station 232) sont donnés dans le tableau ci après :
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Sel nutritif |
Limite de détection (micro-M) |
Coefficient de variation |
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N-NO3- ≤1.5µM N-NO3- >1.5µM |
0.005 0.03 |
0.30% pour 1.500 µM 1.10% pour 3.75 µM 1.21% pour 8.55 µM |
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N-NO2- |
0.005 |
16.5% pour 0.015 µM 3.76% pour 0.095 µM |
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P-PO43- |
0.008 |
0.30% pour 0.360 µM 1.12% pour 0.640 µM |
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Si-SiO42- |
0.1 |
0.56% pour 2.0 µM 0.25% pour 2.9 µM |
Références
Oudot C. and Y. Montel, 1988. A high sensitivity method for the determination of nanomolar concentrations of nitrate and nitrite in sea-water with a Technicon Autoanalyser II. Marine Chemistry, 24, 239-252.
Strickland J. and T. Parsons, 1972. A practical handbook of seawater analysis. Fisheries Research Board of Canada, Bulletin 167, 310 pages
Des échantillons de 100 ml pour l'analyse de la chlorophylle a totale ont été prélevés sur filtres en fibre de verre Whatman GF/F (diamètre= 25 mm), pratiquement à chaque station et à tous les niveaux de 0 à 160-200 m. Les filtres ont été ensuite stockés immédiatement au congélateur pour analyse ultérieure au laboratoire.
La chlorophylle et la phéophytine ont été analysées après extraction au méthanol 95 (15 à 20 minutes) à l'aide d'un fluorimètre Tumer étalonné avec de la chlorophylle a pure Sigma. L'analyse a été effectuée selon le protocole décrit par Le Bouteiller et al (1992). Des test effectués lors de missions antérieures (missions PROPPAC) ont montré que le coefficient de variations pour 10 réplicats variait entre 2 et 5% et que la conservation des échantillons à -20 °C n'engendrait pas de perte de concentration supérieure à 10%.
Les résultats montrent que les mesures sont le plus souvent bonnes et que la sensibilité de la méthode utilisée permet de décrire la distribution verticale de façon satisfaisante. Notons cependant que, compte tenu de quelques incidents liés à un dysfonctionnement du fluorimètre, certaines valeurs telles que celles correspondant à de forts pourcentages de phéophytine dans les couches de surface, sont à prendre avec précaution.
Le Bouteiller A., J. Blanchot. and M. Rodier, 1992. Size distribution patterns of phytoplankton in the western Pacific : towards a generalization for the tropical open ocean. Deep-Sea Research, 39, 805-823