Techniques d’échantillonnage et méthodes d’analyse

Les stations hydrologiques sont effectuées à l’aide d’une sonde CTD Seabird 911+ équipée de 2 capteurs de température, de salinité et d'oxygène, d’un fluorimètre et sur certaines campagnes d’un capteur PAR (capteurs fournis par la DT INSU qui assure la calibration régulière des capteurs). L’échantillonnage sur la colonne d’eau est effectué à l’aide d’une rosette 24 bouteilles (12l). A chaque palanquée, en complément des prélèvements biogéochimiques, nous effectuons des échantillonnages de salinité pour contrôler l’évolution du capteur de conductivité pendant la campagne. Ces échantillons, rapatriés après chaque campagne, sont mesurés au LOCEAN à l’aide d’un salinomètre de précision (Guildline Autosal 8400B). Des prélèvements sont également effectués sur toutes les bouteilles pour la mesure de l'oxygène dissous suivant la méthode de Winkler révisée par Carpenter (1965), à l’aide d’un système de titration automatisée (Mettler DL21) calibré par des solutions d’iodate standards OSIL et suivant les recommandations WOCE (WOCE opérations Manual, 1994).

La technique de mesure de pression ou fugacité de CO2 (pCO2 ou fCO2), développée au laboratoire, a été décrite dans de nombreux articles (e.g. Poisson et al, 1993 ; Metzl et al. 1995, 1999, 2006). Cette instrumentation a notamment été utilisée avec succès lors d’un exercice international d’intercomparaison (Koertzinger et al., 2000). En bref, l’eau de mer pompée en continu est équilibrée dans une cellule de type "film d’écoulement". La cellule d’équilibrage est thermostatée avec l’eau de mer de surface afin de réduire les écarts de température. L'air équilibré avec l’eau de mer est séché en passant par des pièges à froid (-35°C) avant la mesure réalisée par un analyseur Infra-Rouge Non Dispersif (NDIR, Siemens Ultramat 6F). Des étalonnages sont effectués 3 à 4 fois par jour (gaz de référence autour de 270, 350 et 480 ppm préalablement analysés au LSCE), de même que les mesures de CO2 dans l’air. Après traitement complet des mesures hydrologiques (température et salinité), les mesures de fCO2 sont corrigées aux conditions de température et pression in-situ à partir des polynômes donnés par Weiss et Price (1980) et Copin-Montégut (1988, corrigendum in 1989). La précision des mesures de fCO2 océanique est évaluée à ±0.7 µatm. Etant donné que notre priorité d’analyse vise à étudier la variabilité interannuelle à décennale, les protocoles de dépouillement et polynômes de corrections sont identiques depuis 1998. Cela permet d'assurer une très bonne estimation de la variabilité décennale (e.g. Metzl, 2009).

La mesure du CO2 total (CT) et de l’alcalinité totale (AT) est réalisée en semi-continu pour les eaux de surface et en mode discret pour les échantillons prélevés dans la colonne d’eau. Le dosage est réalisé dans une cellule fermée à volume variable (Goyet et al., 1991) suivant la méthode potentiométrique (Edmond, 1970). Pour les échantillons de station, 500 ml d’eau sont prélevés à chaque niveau de profondeur, et soit analysés dans l’heure suivant le prélèvement, soit empoisonnés avec 300 µl de HgCl2 (solution saturée) et conservés au frais et au noir. En mode semi-continu, l’eau de mer pompée à moyen débit est mise à température à l’aide d’un serpentin thermostaté avant de remplir la cellule de dosage (thermostatée à 20°C). Pour la calibration des mesures de CT et AT nous utilisons depuis 1998 les standards certifiés (Certified Referenced Material) fournis par A. Dickson (SIO, University of California) assurant la cohérence des mesures inter-campagnes. Jusque récemment, la même instrumentation était utilisée en mode semi-continu et en mode discret, les échantillons de stations étaient alors analysés lorsque le navire était stoppé (en stations et durant les escales logistiques). Depuis la campagne SWINGS/OISO31 (2021), l’instrumentation a été doublée pour être en mesure de faire face à un plus grand nombre de stations.

Des prélèvements d’eau sont effectués régulièrement durant les transits (toutes les 4-6h) pour l’analyse des sels nutritifs dans les eaux de surface, en complément des prélèvements en station. Les échantillons sont filtrés sur filtres en polycarbonate de porosité 0.4 µm, et le filtrat empoisonné avec 100 µl de HgCl2 (solution saturée) et conservé au frais pendant la campagne, puis rapatriés à température ambiante et conservés en chambre froide (+4°C) au LOCEAN avant l’analyse réalisée dans les 6 mois suivant la campagne. Les sels nutritifs (silicates et nitrates) sont mesurés par une méthode colorimétrique en microflux continu segmenté (Aminot et Kérouel, 2007) à l'aide d'un auto-analyseur (AA3 Bran+Luebe). Les phosphates seront mesurés à bord, selon la méthode colorimétrique par spectrophotométrie manuelle de Murphy et Riley (1962) et Strickland et Parsons (1972). Des solutions de référence (OSIL) sont utilisées pour préparer les gammes étalon.

Pour la chlorophylle-a, des prélèvements d’eau de surface sont également effectués régulièrement durant les transits (toutes les 4-6h) et sur 10 à 12 niveaux dans les 200 premiers mètres à toutes les stations. Des volumes d’eau de mer, entre 0,5L et 2L (selon la fluorescence), sont filtrés sur filtres Whatmann GF/F, et les filtres conservés à bord à -80°C. Après chaque campagne, les filtres sont rapatriés dans de la carboglace sur Paris où ils sont conservés à -60°C, puis analysés au plus vite au LOCEAN. Après extraction à l’acétone 90%, la chlorophylle-a est mesurée à 670 nm à l’aide d’un spectrophotomètre (Hitaschi F-4500) après excitation dans une gamme de longueur d’onde allant de 390 nm à 480 nm (Neveux and Lantoine, 1993). Des échantillons supplémentaires sont prélevés autour de Kerguelen pour l’analyse des pigments (stations O10, A3, E et O12, entre 0 et 200m) et analysés au service d’analyse SAPIGH.

Des échantillons d’eau de mer sont prélevés en surface (toutes les 8-12h) et en station pour l’analyse de la composition isotopique du DIC (δ13CDIC) et de l'eau (δ18OH2O). Pour δ13CDIC, 125 ml d’eau de mer sont prélevés, empoisonnés avec 1 ml de HgCl2 (solution saturée), et conservés au frais pendant la campagne. Pour δ18OH2O, 40 ml d’eau de mer sont prélevés dans des flacons teintés et conservés à température ambiante. Les échantillons sont rapatriés à température ambiante et stockés en chambre froide (+4°C) au LOCEAN. Les analyses isotopiques sont réalisées au LOCEAN sur la plateforme Géochimie (OSU Ecce Terra) à l’aide d’un spectromètre de masse suivant les méthodes décrites par Pierre et al. (2001) et Racapé et al. (2010).

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