Océanographie chimique
L'océanographie chimique étudie la composition de l'eau de mer et ses déterminants — en traçant les sels dissous, les gaz, les nutriments et le carbone qui définissent la composition de l'océan et le relient à l'atmosphère, au fond marin et à la vie.
Definition
L'océanographie chimique est l'étude de la composition chimique de l'eau de mer et des processus — physiques, biologiques et géologiques — qui contrôlent la distribution et le cycle des substances dissoutes et particulaires dans l'océan.
Scope
Ce domaine couvre la composition en ions majeurs et la salinité de l'eau de mer, le système des carbonates marins et l'acidification des océans, le cycle de l'oxygène dissous et des nutriments, les cycles biogéochimiques du carbone, de l'azote et d'autres éléments, ainsi que les échanges chimiques entre l'océan, l'atmosphère, les sédiments et le biote.
Sub-topics
Core questions
- Pourquoi l'eau de mer présente-t-elle un rapport quasi constant d'ions majeurs malgré une salinité variable ?
- Comment le système des carbonates tamponne-t-il le pH de l'eau de mer, et comment l'acidification des océans le modifie-t-elle ?
- Qu'est-ce qui contrôle la distribution de l'oxygène dissous et des nutriments limitants dans l'océan ?
- Comment les processus biologiques, physiques et géologiques s'associent-ils pour cycler le carbone et d'autres éléments ?
Key theories
- Constance de la composition
- Les ions majeurs de l'eau de mer se trouvent dans des proportions quasi fixes à l'échelle mondiale (principe associé à Marcet et Dittmar), de sorte qu'une seule propriété conservative — la salinité — caractérise la composition globale.
- Tamponnage des carbonates de l'eau de mer
- Les équilibres entre le dioxyde de carbone, le bicarbonate et les ions carbonate tamponnent le pH de l'océan et régissent le stockage du carbone inorganique, rendant le système des carbonates central au rôle de l'océan dans le climat.
- Stœchiométrie de Redfield
- La matière organique marine se forme et se décompose avec un rapport caractéristique de carbone, d'azote et de phosphore, reliant la production biologique aux distributions de nutriments et d'oxygène dans tout l'océan.
Clinical relevance
La chimie océanique régule l'absorption par la mer du dioxyde de carbone anthropique et la progression de l'acidification des océans, les bilans d'oxygène qui déterminent l'expansion des zones mortes hypoxiques, et l'apport en nutriments qui soutient les pêcheries, ce qui la rend essentielle à la gestion du climat et des ressources marines.
History
L'océanographie chimique systématique a débuté avec les analyses de Dittmar sur des échantillons de l'expédition du Challenger dans les années 1880, confirmant les proportions quasi constantes des ions majeurs de l'eau de mer. Les travaux de Redfield au milieu du XXe siècle ont lié la chimie des nutriments à la biologie, et des programmes d'enquête mondiaux tels que GEOSECS et WOCE ont ensuite cartographié les champs chimiques de l'océan.
Key figures
- Alfred Redfield
- William Dittmar
- Lars Gunnar Sillen
Related topics
Seminal works
- pilson2013
- sarmientoGruber2006
Frequently asked questions
- Pourquoi l'océan est-il salé ?
- Les rivières et les systèmes hydrothermaux apportent des ions dissous à la mer, où ils s'accumulent car l'eau s'en échappe principalement par évaporation ; au cours des temps géologiques, cela a produit la salinité et la composition ionique caractéristiques de l'eau de mer.
- Comment l'océan devient-il plus acide ?
- Lorsque l'océan absorbe le dioxyde de carbone de l'atmosphère, le gaz réagit avec l'eau de mer pour former de l'acide carbonique, abaissant le pH et réduisant les ions carbonate dont les organismes constructeurs de coquilles ont besoin.