Etablir la traçabilité métrologique des mesures de l'acidification des eaux marines

Establish the metrological traceability of seawater acidification measurements

• Auteur / Autrice : Gaëlle Capitaine
• Direction : Thibaut Wagener, Paola Fisicaro
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement: Océanographie
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MIO - Institut Méditerranéen d'Océanographie, UM 110
• Jury : Président / Présidente : Thierry Moutin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marta Álvarez, Andrew Dickson, Jean-François Doussin, Sabrina Speich, Paola Fisicaro
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marta Álvarez, Andrew Dickson

Mots clés

Mots clés libres

Acidification des océans

Système des carbonates

PH total

Alcalinité totale

Métrologie

Traçabilité

Ocean acidification

Carbonate system

Total pH

Total alkalinity

Metrology

Traceability

Résumé

Depuis le début de la révolution industrielle, la concentration en dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère a augmenté de 50% en raison des activités humaines. L'océan absorbe chaque année 26% des émissions de CO2. Cependant, cette absorption entraîne l'acidification des océans et la modification du système des carbonates. Ce qui, en affectant la stabilité des formes minérales du carbonate de calcium, impacte la biodiversité marine. Les mesures océanographiques sont essentielles pour l'observation du système des carbonates océanique, soutenant la prise de décision en matière de stratégies d'atténuation et d'adaptation. La surveillance de l'acidification repose sur des mesures précises de variables comme le pHT et l'alcalinité totale (AT). Pour garantir la qualité des données, des recommandations internationales et des guides de bonnes pratiques ont été établis, comme ceux du Réseau mondial d'observation de l'acidification des océans (GOA-ON), qui fixe des objectifs de qualité des données. Les travaux de thèse visent à soutenir les océanographes avec des outils métrologiques permettant de garantir la comparabilité des résultats de mesure du pHT et de l'AT. La métrologie, incluant la traçabilité, la validation des procédures de mesure et l'évaluation des incertitudes, est cruciale pour obtenir des résultats fiables et comparables, permettant une évaluation des tendances à long terme de l'acidification des océans. Pour les deux paramètres, des matériaux de référence ont été développés et testés dans le cadre de comparaisons inter-laboratoires, permettant d’évaluer la précision et la justesse des méthodes de mesures. Les bilans d’incertitudes des mesures de pHT et d’AT ont également été étudiés en suivant deux approches de quantification des incertitudes. Enfin l’amélioration des chaînes de traçabilité est présentée.

Since the beginning of the industrial revolution, the concentration of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere has increased by 50% due to human activities. Each year, the ocean absorbs 26% of CO2 emissions. However, this absorption leads to ocean acidification and changes in the carbonate system. This, by affecting the stability of calcium carbonate mineral forms, affects marine biodiversity. Oceanographic measurements are essential for observing the oceanic carbonate system, supporting decision-making regarding mitigation and adaptation strategies. Monitoring acidification relies on accurate measurements of variables such as pHT and total alkalinity (TA). To ensure data quality, international recommendations and best practice guidelines have been established, such as those from the Global Ocean Acidification Observing Network (GOA-ON), which sets data quality objectives. The thesis work aims to support oceanographers with metrological tools to ensure the comparability of pHT and TA measurement results. Metrology, including traceability, validation of measurement procedures, and uncertainty assessment, is crucial for obtaining reliable and comparable results, enabling the evaluation of long-term trends in ocean acidification. For both parameters, reference materials have been developed and tested in inter-laboratory comparisons, allowing the evaluation of the precision and trueness of measurement methods. The uncertainty budgets of pHT and TA measurements have also been studied using two approaches of uncertainty quantification. Finally, improvements to the traceability chains are presented.