Variations saisonnières du méthane et de l'oxyde nitreux dans la glace de mer en Arctique central

Abstract

Ce mémoire a pour objectif d’étudier les variations de concentrations de méthane (CH4) et d’oxyde nitreux (N2O) dans la glace de mer en Arctique central. L’oxyde nitreux et le méthane sont deux des principaux gaz à effet de serre et l’oxyde nitreux est le principal destructeur d’ozone stratosphérique. Malgré tout, la dynamique de ces gaz dans la glace de mer est peu étudiée à ce jour. Ce mémoire s’inscrit dans le cadre de la campagne MOSAiC qui s’est déroulée entre septembre 2019 et octobre 2020, où le R.V . Polarstern a dérivé avec la glace en Arctique central durant un an. Au cours de cette campagne, deux types de glaces ont été échantillonnées, la glace de première année (FYI) et la glace pluri-annuelle (MYI). Les échantillons de glace fondue ont été analysés par chromatographie gazeuse pour la mesure de la concentration en CH4 et N2O. Les gaz se trouvent majoritairement sous forme de bulles au sein de la glace, avec une portion plus faible dissoute dans les saumures. La présence de ces bulles est principalement attribuée à un phénomène physique, le « bubble-driven enrichment ». Le rôle de la glace de mer comme une source ou un puits pour l’atmosphère est discuté, la glace FYI pourrait ainsi agir comme une source de CH4 et de N2O pour l’atmosphère de l’hiver au printemps, le rôle de la glace en été semble moins évident. La formation de « melt ponds » semble fortement impacter les flux de gaz air-glace, notamment pour la MYI. Cette dernière comportait à sa surface des « refrozen melt ponds » qui limitent vraisemblablement le transfert des gaz vers l’atmosphère, aussi les flux vers l’atmosphère de l’hiver au printemps depuis la MYI sont considérés comme très faibles. Notre travail semble montrer la prépondérance des processus physique dans la dynamique du CH4 et N2O durant la campagne MOSAiC, et souligne le peu de compréhension de la perméabilité des gaz dans la glace de mer.