Distribution des radionucléides naturels (226Ra et 227Ac) le long de la section GA01 dans l'Atlantique Nord

Distribution of naturally occurring radionuclides (226Ra and 227Ac) along GA01 section in the North Atlantic

• Auteur / Autrice : Emilie Le Roy
• Direction : Pieter Van Beek, François Lacan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, Atmosphère, Climat
• Date : Soutenance le 15/02/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (Toulouse ; 1995-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atlantique (océan ; nord)

Isotopes radioactifs

Mots clés libres

GEOTRACES

Radionucléides

Océan Atlantique Nord

Radium

Baryum

Actinium

GEOTRACES

Radionucleides

North Atlantic Ocean

Radium

Barium

Actinium

Résumé

L'Atlantique Nord subpolaire, région de formation de masses d'eau profonde, est une région clé pour la circulation thermohaline mondiale et est donc sensible au changement climatique. C'est dans ce contexte que la campagne GEOVIDE a été réalisée entre le Portugal, le Groenland et Terre-Neuve dans le cadre du programme GEOTRACES (GA01 ; 15 mai au 30 juin 2014-R/V Pourquoi Pas ?). Cette campagne ayant traversé différentes caractéristiques topographiques et régions biogéochimiques, a fourni un cadre unique pour l'étude i) du mélange océanique, ii) du transport des masses d'eau et iii) des apports d'éléments chimiques libérés par les sédiments puis déposés sur les marges continentales. Les radionucléides naturels utilisés dans cette thèse comme traceurs sont le radium 226 (226Ra, t1/2 = 1602 y) et l'actinium-227 (227Ac, t1/2 = 21,7 y). En raison de leurs différentes demi-vies, ces radionucléides se comportent différemment dans l'océan et peuvent être utilisés pour étudier ces différents processus. Premièrement, une section détaillée des activités de 226Ra dissous associées aux concentrations de baryum dissous (Ba) est reportée dans cette thèse. Le 226Ra et le Ba ont été largement utilisés comme traceurs des masses d'eau et du mélange océanique, l'étude de leur comportement dans cette région est donc cruciale. L'utilisation du rapport 226Ra/Ba comme chronomètre de la circulation globale est évalué par une analyse multiparamétrique optimale. Les résultats montrent que les distributions de 226Ra et de Ba résultent principalement d'un mélange conservatif, notamment à des profondeurs intermédiaires (c'est-à-dire loin des interfaces océaniques). 226Ra et Ba peuvent donc être considérés comme des traceurs conservatifs du transport des masses d'eau à l'intérieur de l'océan à l'échelle du bassin. Cependant, aux limites de l'océan, 226Ra et Ba ont montré des comportements non-conservatifs dus aux apports sédimentaires, fluviaux et possiblement hydrothermaux. Les particules en suspension qui se forment dans la partie supérieure de la colonne d'eau et qui se déposent sur les fonds marins peuvent également avoir une incidence sur la distribution du 226Ra et du Ba. Deuxièmement, le comportement du 227Ac dans l'Atlantique Nord est étudié. 227Ac est principalement libéré par les sédiments profonds.[...]

The Subpolar North Atlantic, being a region of deep water mass formation, is a key region for the global thermohaline circulation and is thus sensitive to climate change. In this context, the GEOVIDE cruise was carried out between Portugal, Greenland and Newfoundland as part of the GEOTRACES program (GA01; May 15 to June 30, 2014-R/V Pourquoi Pas?). This cruise, which crossed different topographic features and biogeochemical regions, provided a unique framework for the study of i) ocean mixing, ii) transport of water masses and iii) inputs of chemical elements released by the sediments deposited onto continental margins. Naturally occurring radionuclides is used as tracers: radium-226 (226Ra, t1/2 = 1602 y) and actinium-227 (227Ac, t1/2 = 21.7 y). Due to their different half-lives, these radionuclides behave differently in the ocean and can be used to study these various processes. First, a detailed section of dissolved 226Ra activities associated with dissolved barium (Ba) concentration is reported. Because 226Ra and Ba have been widely used as tracers of water masses and ocean mixing, their behavior in this crucial region is investigated more thoroughly. The use of the 226Ra/Ba ratio as a chronometer of the global circulation is evaluated using an optimum multiparameter analysis. Results show that 226Ra and Ba distributions mainly result from conservative mixing, notably at intermediate depths (i.e., away from the ocean interfaces). 226Ra and Ba can thus be considered as conservative tracers of water mass transport in the ocean interior at basin scales. However, at the ocean boundaries 226Ra and Ba displayed non-conservative behaviors due to sedimentary, river and possibly hydrothermal inputs. Suspended particles that form in the upper water column which settle to the seafloor may also impact the distributions of 226Ra and Ba. Second, the behavior of 227Ac in the North Atlantic is investigated. 227Ac is primarily released by deep-sea sediments. Due to the low abundance of 227Ac in seawater, the analysis of this radionuclide requires the use of high-sensitivity, low-background instruments and the collection of large volume samples.[...]