EAUX PROFONDES
UN NOUVEAU FLOTTEUR PROFOND MESURANT L’OXYGENE, POUR DE NOUVEAUX DEFIS
article rédigé par Carole Saout-Grit carole.saout@glazeo.net
CONTEXTE
Depuis les années 2000, et pour venir en complément des mesures satellitaires de surface, le programme ARGO a permis la mise à l’eau de plus de 3500 flotteurs profilants autonomes. Ces flotteurs mesurent la température et la salinité depuis la surface jusqu’à 2000 mètres de profondeur, et fournissent leurs données en temps réel : une véritable révolution pour l’observation globale des océans !
Mais aujourd’hui, outre le maintien de ce réseau initial, de nouveaux défis se posent aux scientifiques. Parmi eux, le souhait d’obtenir des données sur des zones plus profondes, jusqu’à 4000 m, afin de suivre au mieux les masses d’eaux profondes qui jouent un rôle clé dans l’étude du changement climatique. Des données profondes également indispensables pour les modélisateurs, qui souhaitent contraindre plus correctement en profondeur les propriétés hydrologiques et les courants des modèles océaniques.
C’est dans ce contexte que depuis 2012, un nouveau flotteur profilant profond nommé « Deep Arvor » a été mis au point par l’Ifremer dans le cadre du projet EquipEx NAOS*. En plongeant jusqu’à 4000 mètres de profondeur, cette nouvelle génération de flotteur devrait permettre de repousser les limites de l’observation des océans, et fournir rapidement des données in situ d’une nouvelle ampleur.
Figure 1 : Déploiement d’un flotteur Deep Arvor. © Ifremer
UNE PROUESSE TECHNOLOGIQUE
Pour permettre au Deep Arvor de plonger plus en profondeur et de résister à une pression conséquente, supérieure à plus de 420 bars (soit 420 kg/cm2), d’importants travaux de R&D ont été nécessaires sur chacune des parties de l’engin : capteurs T/S adaptés, système hydraulique, antenne satellite, énergie…
L’objectif des travaux était d’aboutir au développement d’un modèle capable de mesurer non seulement les paramètres physiques (CTD) mais aussi l’oxygène (DO), marqueur essentiel de la ventilation des eaux profondes. Un des enjeux est aussi financier, afin de parvenir à obtenir des performances accrues pour un coût raisonnable.
La principale innovation technologique a été l’utilisation d’un tube en matériau composite, offrant un flotteur plus résistant à haute pression et plus léger, simplifiant aussi à la fois sa fabrication et son déploiement. Le poids du flotteur passe de 20 kg pour un flotteur Argo standard, à seulement 26 kg pour un Deep Arvor, avec une profondeur d’investigation augmentée de 100%, de 2000 à 4000 mètres.
Deep Arvor intègre également de nouvelles fonctionnalités telles que la télécommande à distance, grâce à une communication satellite bi-directionnelle Iridium, et la haute résolution pour un échantillonage vertical mètre par mètre. Les nouvelles performances de la batterie lui offrent également une durée de vie nominale de 4 ans, avec la possibilité d’effectuer 150 cycles pour recueillir 150 profils de température, salinité et oxygène.
Figure 2 : Test de flotteurs Arvor au bassin d’essais du Centre Ifremer de Brest. © photo : Ifremer/Olivier DUGORNAY
Les deux premières maquettes de Deep Arvor, limitées à une profondeur opérationnelle de 3500m, ont été déployés en Atlantique Nord en 2012. Tous deux étaient programmés avec des périodes de cycle modifiables à 2, 5 ou 10 jours, et des profondeurs de parking fixées à 1000 ou 3000 dbars. Ils effectuaient des profils avec ou sans mesure d’oxygène, et une résolution d’échantillonnage verticale classique ou plus élevée (1000 points CTDO).
La maquette 1, déployée lors de la campagne STRASSE en septembre 2012, a effectué un total de 71 cycles à 3500 mètres. La maquette 2 a été déployée dans le Golfe de Gascogne en novembre 2013, et est toujours active à ce jour après presque 80 cycles effectués à 3500 mètres de profondeur.
Suite au retour d’expérience sur ces deux premières maquettes, deux prototypes industriels ont été conçus et déployés en 2014 en Atlantique Nord, dans le cadre de la campagne GEOVIDE. Leur fonctionnement est pleinement satisfaisant et ils cumulent à eux deux 50 cycles à 4000 mètres (juillet 2014), dans plusieurs configurations (avec/sans données DO, profil basse ou haute résolution,…).
PREMIERS RESULTATS EN MER
Les données des profils obtenus à partir des 4 prototypes de flotteurs profonds sont présentées figure 3 ci-dessous. Les profils verticaux en température, salinité et oxygène des maquettes 1 (figure 3, haut) et 2 (figure 3, bas) montrent le bon accord entre les données Argo et les données de référence calibrées, et un comportement normal des capteurs au-delà des 2000 mètres.
Figure 3 : Profils verticaux de Température(en noir), salinité (en rouge) et oxygène (en bleu) obtenus à partir des maquettes1 (en haut) et 2 (en bas) de Deep-Arvor © Virginie Thierry – LPO Ifremer Brest
PERSPECTIVES
Suite à ces expériences concluantes, l’industrialisation du Deep-Arvor a commencé et devrait prochainement permettre d’obtenir de nouvelles données dans les profondeurs des océans.
RÉFÉRENCES
2014
V. Thierry : Deep oxygen floats in the North-Atlantic. Communication orale WP5, NAOS 3rd workshop, Brest 2014
2012
S. Le Reste, Dutreuil V., André X., Trautmann C., Bescond T. : Deep-Arvor: a CTD & DO profiling float for Argo. Poster, Argo Science Workshop, Venise, 26-29 sept 2012 : Archimer
- Le Reste, André X., Dutreuil V., Trautmann C. : Subsurface profiling floats : Arvor & Provor family. Poster, CBO, Congress of Brazil’s Oceanographic Industry, 13 -16th November 2012. Rio De Janeiro, Brasil : Archimer
LIENS
Projet NAOS » Novel Argo Ocean observing System «
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