Le fer à l'interface océan-atmosphère (Flux et processus de dissolution dans l'eau de mer)

L'étude des flux et du devenir du fer atmosphérique dans l'eau de mer est essentielle pour estimer sa contribution au stock de fer dans l'océan de surface et donc sa contribution dans les cycles biogéochimiques. Pour de larges zones océaniques de l'hémisphère Sud, inexplorées en ce qui concerne les aérosols, ce travail montre que les apports de fer atmosphérique sont liés à de très faibles concentrations de particules d'origine lithogénique ayant voyagé sur de très longues distances. Les flux de fer vers l'océan, déterminés au cours de ce travail, sont largement inférieurs (de 1 à 2 ordres de grandeur) aux estimations récentes par des modèles globaux de poussières minérales, qui sont largement utilisés dans les modèles biogéochimiques. En ce qui concerne le devenir du fer atmosphérique dans l'eau de mer, ce travail propose de considérer le processus de dissolution comme la combinaison d'un processus rapide (considéré instantané) et d'un processus lent (à l'échelle de plusieurs jours). Le processus instantané est contrôlé par des paramètres physico-chimiques des particules qui dépendent à la fois de la nature (source) et de l'histoire (transport dans l'atmosphère des particules) des aérosols à l'interface océan-atmosphère. Le processus lent dépend de la quantité de ligands libres dans l'eau de mer et est proportionnel à la quantité de matière organique dissoute. La dissolution du fer transporté par les particules atmosphériques est donc liée à la fois aux sources, au transport et à la nature de l'eau de mer où elles se déposent, illustrant l'impossibilité de considérer une valeur unique de dissolution du fer atmosphérique à l'échelle globale. Une paramétrisation intégrant ces différents forçages est proposée. Ce travail, en estimant à la fois les flux et la dissolution, montre que pour certaines zones océaniques, la connaissance des flux présente une incertitude au moins aussi importante que celle de la dissolutionStudying the fluxes and the fate of atmospheric iron in seawater is crucial to estimate its contribution to ocean iron stock and biogeochemical cycles. For large oceanic areas in the southern hemisphere so far unexplored regarding aerosols, this work shows that iron atmospheric inputs are associated to extremely low concentrations of lithogenic particles which have been transported over very long distances. Atmospheric inputs of iron to these oceanic regions, determined in this work, are well below (up to two orders of magnitude) recent estimations from global dust models which are commonly used in biogeochemical models. Regarding the fate of atmospheric iron in seawater, this work suggests that iron dissolution results from the combination of a fast process (i.e. instantaneous) and a slow process (scale of several days). The instantaneous process is controlled by physicochemical parameters depending both on the nature (source) and on the history (atmospheric transport) of aerosols at the atmosphere-ocean interface. The slow process depends on the amount of free ligands in seawater and it is proportional to dissolved organic matter concentration. The dissolution of atmospheric iron is thus related not only to the source and transport of the particles but also to the characteristics of the seawater where they are deposited, illustrating the unfeasibility of considering a unique value of atmospheric iron dissolution at the global scale. A parametrization integrating all these controlling factors is proposed. This work, by estimating both the fluxes and the dissolution of atmospheric iron, shows that, for certain oceanic regions, the incertitude on iron fluxes is as much critical as the incertitude on dissolution.AIX-MARSEILLE2-BU Sci.Luminy (130552106) / SudocSudocFranceF