Instruments de mesure en route

Les navires de la Flotte sont équipés d’un ensemble d’instruments de mesure embarqués dédiés à l’océanographie physique et à la biologie.

Dès que le navire quitte le quai, l’eau de mer est caractérisée en permanence par des mesures en continu de température et salinité grâce à un thermosalinomètre.

Deux navires, Thalassa et L’Europe, sont également équipés de Ferrybox, un système autonome d’analyse d’eau de mer qui mesure la température, la salinité, la densité du phytoplancton par fluorimétrie, ainsi que le taux d’oxygène de l’eau.

Sur le navire de recherche halieutique Thalassa, le système CUFES permet à l’équipe scientifique d’effectuer des analyses sur les micro-organismes présents dans l’eau de subsurface, en particulier pour le comptage d’œufs de poisson.

Les navires Pourquoi pas ?, L’Atalante et Thalassa embarquent une CTD (Celerity, Temperature, Density).

Enfin chaque navire reçoit une centrale météo qui transmet ses données météorologiques en temps réel à Météo France par une liaison satellite.

 

 

Marion Dufresne

Pourquoi pas ?

L’Atalante

Thalassa

Antea

L’Europe

Alis

Thalia

Thermosalinomètre

SBE21

SBE21

SBE21

SBE21

SBE21

SBE21

SBE21

SBE21

Sonde de température

SBE38

SBE38

SBE38

SBE3S

SBE38

SBE38

SBE38

SBE3S

Ferrybox

-

-

4H Jena

-

4H Jena

-

-

CTD

-

SBE19Plus

SBE19Plus

SBE19

-

-

-

-

Centrale météo

Mercury

Mercury

Mercury

Mercury

Mercury

Mercury

Mercury

BATOS

L’ensemble de la Flotte est équipée de sondes SeaBird SBE21 positionnées sur un circuit d’eau de mer propre alimenté par une pompe centrifuge. Le capteur monté dans une cuve fournit une donnée de température et de célérité en temps réel. Une deuxième sonde de température, de type SBE38 (numérique) ou SBE3S (analogique), est montée en entrée de circuit à proximité de la prise d’eau de mer pour corriger les imprécisions de température liées au réchauffement de l’eau dans la tuyauterie.

Le thermosalinomètre est constitué d’une cellule équipée d’électrodes qui déterminent la conductivité de l’eau de mer; des thermistances mesurent la température de l’eau dans la cellule et près de la coque.

Les capteurs sont étalonnés tous les ans.

Conductivité :

  • Gamme : 0 - 70 mmho/cm
  • Précision : ±0.01 mmho/cm
  • Résolution : ±0.0o1 mmho/cm

Température :

  • Gamme : -5 à +35 °C
  • Précision : ±0.01°C
  • Résolution : ±0.001°C
  • Intervalle de mesure : 5 secondes ou plus par pas d’une seconde
  • Débit recommandé : 1 litre par seconde

Le fluorimètre, branché sur le même circuit d’eau de mer que le thermosalinomètre, mesure la concentration de chlorophylle présente dans l’eau de mer. Un faisceau de lumière dans l’ultraviolet éclaire les cellules de phytoplancton, la chlorophylle contenue absorbe cette lumière qui est ensuite ré émise dans l’infrarouge. On peut ainsi en déduire la densité de phytoplancton.

La Ferrybox est un ensemble compact de capteurs effectuant des mesures sur l’eau de mer de surface de façon autonome. La Ferrybox 4H dispose des capteurs suivants :

  • Thermosalinomètre SeaBird SBE45
  • Capteur de turbidité Seapoint Turbidity Meter
  • Optode d’oxygène Aanderaa 4835
  • Capteur de pH Meinsberg EGA150

La CTD SBE19 est un instrument de mesure d’océanographie physique opéré par câble entre la surface et le fond. Elle est conçue pour mesurer en temps réel la température, la conductivité et la pression de l’eau jusqu’à une profondeur de 7000 mètres, à une fréquence de 4 Hz.

La CTD est généralement montée sur une « rosette », châssis recevant, outre la CTD, des bouteilles de prélèvement d’eau déclenchées par l’opérateur à des profondeurs choisies, et peut parfois recevoir d’autres instruments de mesure comme des courantomètres.

Plages de mesure :

  • Température : -5 à +35°C
  • Conductivité : 0 à 9 S/m
  • Pression : 0 à 7000 mètres

 

Température (°C)

Conductivité (S/m)

Pression

Plage de mesure

-5 à +35

0 à 9

0 au max de la plage sélectionnée (20, 100, 350, 1000, 2000, 3500, 7000 m)

Précision

0,005

0,0005

0,1% de la plage sélectionnée

Résolution

0,0001

0,00001 à 0,00007 selon la salinité de l’eau

0,002% de la plage sélectionnée

 

La CTD est contrôlée par un deck unit SBE36 installé à bord.

CUFES est un système de comptage d’œufs de poisson à partir de prélèvements d’eau effectués par pompage en subsurface. L’eau pompée passe dans un séparateur qui va isoler les particules contenues dans l’eau de mer. Ces particules sont ensuite piégées sur une maille de 315 microns, et seront récupérées à la fin de la séquence de pompage de 30 minutes et analysées par les biologistes.

On appelle gravimétrie l'ensemble des techniques de mesure de la pesanteur, somme de la gravité et de l'accélération centrifuge due à la rotation de la Terre.

Les gravimètres disponibles sur les navires de la Flotte océanographique française

Des gravimètres sont installés à bord de trois navires de la Flotte océanographique française : les navires Pourquoi pas ?, L’Atalante et Marion Dufresne. Un gravimètre peut également être intégré sur Thalassa en fonction des besoins des campagnes scientifiques.

Le modèle de gravimètre installé sur les navires est le suivant :

  • fournisseur : société BGGS, basée en Allemagne ;
  • modèle : modèle KSS 31 ou modèle KSS 32 (plus récent).

Le navire Marion Dufresne est également équipé d’un gravimètre Lacoste MGS6.

Principe de mesure des gravimètres BGGS KSS 31 ou 32

Les gravimètres KSS 31 ou KSS 32 sont constitués d’une plateforme gyrostabilisée (KT 31 ou KT 32) et d’un capteur de gravité GSS 30. La plateforme est asservie de façon à être maintenue horizontale (exploitation de données de deux accéléromètres et d’un gyroscope). Le capteur mesure les accélérations verticales via le déplacement d'une masselotte suspendue par un ressort dont les élongations sont parfaitement linéaires. Un PC d’interface permet de paramétrer le système. Les données sont acquises avec le système d’acquisition TECHSAS.

Ces gravimètres sont des appareils de mesure d'interpolation : ils fournissent des mesures relatives des variations de pesanteur. Pour calculer une gravité absolue, des mesures de calage sont réalisées à quai à chaque escale (rattachement à une station de référence via un gravimètre portable). Ces mesures permettent d’estimer la dérive du capteur qui peut ensuite être utilisée pour corriger les mesures relatives réalisées en mer.

 

Les performances des gravimètres, pour une acquisition en ligne droite, sont indiquées dans le tableau ci-dessous (pour une dérive connue et inférieure à 3 mGal/mois).

Accélération verticale

Précision pré-traitement (RMS)

Précision post-traitement (RMS)

< 15 000 mGal

0.5 mGal

0.2 mGal

15 000 – 80 000 mGal

1 mGal

0.4 mGal

80 000 – 250 000 mGal

2 mGal

0.8 mGal

Chaque navire opéré est équipé d’une centrale météo installée par Météo France. Ce système autonome envoie ses données de météorologie plusieurs fois par jour par liaison satellite (Inmarsat ou Mini-M) à Météo France. Les données sont également enregistrées pour les besoins du bord.

La station météo est composée des capteurs suivants :

  • Thermomètre/hygromètre Vaisala HMP35DE
  • Capteur de pression (baromètre) Vaisala PTB220
  • Sonde de température eau de mer (PT100 montée sur la coque ou reprise des données de la sonde de température d’eau de mer du bord)
  • Pyranomètre Young 70721 (capteur d’ensoleillement)
  • Anémomètre à ultrasons Gill Windsonic (vitesse/direction du vent)