Laboratoire d'instrumentation et d'électronique

On utilise divers types d'équipement d'échantillonnage pour obtenir des données physiques, chimiques et biologiques de l'océan. Selon le projet, on peut combiner les équipements d'échantillonnage illustrés ci-dessous.

CTP/Rosette-instrument pour l'échantillonnage d'eau

The CTD / Rosette a deux fonctions.

D'abord, le CTP permet le prélèvement in situ de la conductivité, la température et de la profondeur.

Le CTP a souvent des canaux additionnels pour accepter la collecte de données d'autres sondes. La rosette est une série de bouteilles d'échantillonnage qui sont fermées à une profondeur spécifique. L'eau à cette profondeur est alors rapportée à la surface afin de l'analyser.

Voici une description des sondes de CTP que nous utilisons:

Conductivité

Une solution d'eau salée conduit efficacement l'électricité. Nous ne mesurons pas la salinité directement, mais si une charge électrique passe à travers une masse d'eau, la salinité peut être calculée à partir de sa capacité de conduire l'électricité, en utilisant des formules mathématiques. Ici, dans le Pacifique Nord-Est, la salinité augmente généralement avec la profondeur; dans d'autres régions, la salinité peut diminuer avec la profondeur due à l'eau douce plus froide qui existe sous l'eau saline plus chaude.

Température

La température est enregistrée en degrés Celsius. Les températures plus élevées sont généralement trouvées à la surface de la mer puisque le rayonnement solaire et l'air réchaufferont l'eau en été. Pendant l'hiver, l'air va effectivement refroidir la couche de surface. Généralement, les températures diminuent avec la profondeur.

Profondeur

En fait, la profondeur est mesurée en fonction d'une augmentation de pression dans un diaphragme rempli de fluide. Chaque augmentation de 10 mètres en profondeur est approximativement équivalent à 1 atmosphère de pression. La plupart de nos profils peuvent aller jusqu'à 500 m, ce qui dépend de la profondeur de l'eau.

La transmission de la lumière dans la colonne de l'eau

Cet instrument mesure la turbidité de l'eau en émettant un faisceau de lumière d'un côté et en détectant quelle quantité de lumière est reçue de l'autre côté. Les diminutions des niveaux de transmission indiquent la présence du phytoplancton et/ou de sédiment dans l'eau.

La lumière de surface

La pénétration de la lumière de surface influence la profondeur à laquelle existent le phytoplancton et le zooplancton. Le crépuscule (profondeur d'obscurité complète) se produit à environ 125 m pendant un jour ensoleillé.

Fluorimétrie

Quand une lumière de longueur d'onde spécifique éclaire le produit chimique chlorophylle a, la chlorophylle a fluoresce. Cette lumière émise est détectée et enregistrée. La quantité de lumière détectée est une mesure directe de la quantité de phytoplancton dans l'eau.

Pendant que le CTP/rosette traverse la colonne d'eau, les variables ci-dessus sont affichées in situ par l'intermédiaire d'un lien direct entre l'instrument et l'ordinateur à bord du navire. Dix bouteilles de prélèvement d'eau sont aussi fixées sur la rosette. Un signal envoyé par l'ordinateur au CTP peut fermer une bouteille à n'importe quelle profondeur, permettant à un échantillon d'eau à cette profondeur d'être apporté à la surface.

Ceci est le graphique d'un profil CTP à partir d'une croisière au large de la côte ouest de l'île de Vancouver en juin 1996. La pression (P), est affichée en blanc sur le côté gauche de l'axe vertical. La température (T en degrés C), est affichée en rouge et diminue de 13 C à la surface jusqu'à 7 C à 110 m. La conductivité et la salinité (C,S en partie par millier), sont affichées en bleu et augmentent de 31.5 à 33.8 ppm. La fluorescence (F en mg/m3), est verte et diminue avec la profondeur. La transmission de la lumière (comme pourcentage par 25 cm), est affichée en magenta et est faible à la surface due au phytoplancton et aux matières en suspension.

L'irrégularité des mesures de transmission et de fluorescence à environ 15 m est due au niveau maximal de nutriments à cette profondeur et à la présence du phytoplancton utilisant ces nutriments. Les phytoplanctons ont épuisé les nutriments dans les 15 premiers mètres et ils continueront à descendre le long de la colonne d'eau à mesure que les nutriments sont épuisés. Les nutriments remontent la colonne d'eau en raison du mélange de la couche supérieure de la colonne d'eau effectué par les tempêtes et l'action des vagues.

Prélèvement d'échantillons d'eau

Des échantillons sont prélevés des bouteilles et analysés pour les différents produits chimiques, les nutriments et le plancton.

Le prélèvement des échantillons d'eau en utilisant la CTP/rosette à des profondeurs prédéterminées nous aide à mieux comprendre les diverses propriétés chimiques et phytologiques. On échantillonne toutes ou quelque unes des propriétés suivantes:

• Oxygène dissous
• Salinité
• Concentration en chlorophylle a
• Divers nutriments et produits chimiques incluant le dioxyde de carbone total, le carbone organique et l'azote dissous/en particules ainsi que d'autres.

Bouée dérivante

La bouée dérivante suit une masse d'eau pour une période de temps.

Échosondeur scientifique

L'échosondeur est un instrument qui émet dans l'eau, une impulsion acoustique à une fréquence donnée par l' intermédiaire d'un transducteur monté sur une coque ou une entretoise (comme un haut-parleur sous-marin).

L'échosondeur émet un bruit qui se propage à travers la colonne d'eau. Lorsqu'il rencontre un objet de densité relative différente dû aux vessies gazeuses ou à la composition huileuse de leurs corps, un signal sonore est réfléchi. L'impulsion réfléchie est ensuite reçue et transformée en signal électrique. L'impulsion peut être utiliser pour créer une carte acoustique ou échotrace, montrant l'écho de retour pour une gamme de profondeur. L'échotrace est généré par plusieurs impulsions acoustiques produites pendant une période de temps. L'échotrace trouvé à droite a été généré sur une période d'environ 20 minutes et montre le fond, les bancs de poissons, une abondante population d'euphausiacés ou krill entre 65 et 100m de profondeur et une faible population de copépodes entre 20-30 m de profondeur. L'intensité du signal de retour est mesurée en terme de voltage ( intensité proportionnelle au voltage) et convertie en biomasse relative. On utilise un échosondeur scientifique émettant 100 kHz afin de détecter le plancton long de jusqu'à environ 7mm.

Filet d'échantillonnage environnementale BIONESS

Le BIONESS a 9 filets qui sont déclenchés en séquence afin d'échantillonner à certaines profondeurs.

Le Bioness (Bedford Institute of Oceanography, Net Environmental Sampling System) a neuf filets qui peuvent s'ouvrir et se fermer en séquence. Les remorquages BIONESS sont effectués obliquement (diagonalement) à travers l'eau à des profondeurs données. Un système CTP est attaché au châssis du BIONESS et permet l'affichage in situ de la conductivité, température, profondeur et % de la transmission de la lumière dans l'eau. On utilise notre BIONESS en combinaison avec un échosondeur scientifique afin d'échantillonner de façon stratégique les endroits qui présentent une forte biomasse dans la colonne d'eau.

Les filets sont fermés et ouverts par un ordinateur à bord d'un navire qui est connecté au BIONESS à l'aide d'un câble.

Un débitmètre (image à gauche) installé à l'ouverture du BIONESS nous donne une estimation de la quantité d'eau échantillonnée en unité de m3 par filet. Les animaux pris (image à droite) dans chaque filet sont préservés dans une solution aqueuse de formaldéhyde afin d'analyser plus tard la composition des espèces et pour effectuer les estimations de la biomasse . L'utilisation du Bioness est une façon de calibrer les résultats acoustiques avec la biomasse actuelle.

Voyez certains animaux que nous capturons dans le BIONESS au laboratoire du zooplancton.

Filet de type Bongo

Les filets de type Bongo nous fournissent un échantillon vertical de zooplancton à partir d’une profondeur donnée jusqu’à la surface.

Le filet Bongo consiste de deux filets identiques qui peuvent être remorqués verticalement ou diagonalement à partir d'une profondeur donnée jusqu'à la surface. Les filets Bongo nous donnent une idée de la sorte de plancton qui existe dans une certaine tranche d’eau (par exemple, entre la surface et 250 m). Les filets sont abaissés jusqu’à une profondeur donnée pour ensuite être rapidement ramenés à la surface à une vitesse de 1 m/s.

Le plancton entrant dans le filet est délavé vers les bouteilles cylindriques du bas (image à droite). Un échantillon de filet est conservé dans le formaldéhyde pour l'analyser plus tard; l'autre échantillon est congelé et peut servir de double, si nécessaire. Souvent nous emploierons l'échantillon conservé dans le formaldéhyde pour effectuer l'analyse d'espèce et nous utiliserons l'échantillon congelé pour calculer la biomasse capturée.

Nos filets de type Bongo attrapent rarement des animaux plus grands que la crevette ou les larves juvéniles de poissons (autour 30 millimètres) puisqu'ils peuvent éviter les filets. Nos filets utilisent une maille de 236 UMS (0.236 millimètres).

Voyez certains animaux que nous capturons dans le filet de type Bongo au laboratoire du zooplancton.

Traîneau épibenthique

Le traîneau voyage le long du fond sous-marin et capture les zooplanctons qui vivent juste au-dessus du fond sous-marin.

Le traîneau épibenthique est utilisé pour prélever le zooplancton juste au-dessus du fond sous-marin. Quand le filet descend jusqu'au fond sous-marin il ouvre une porte à l'avant du filet. Le filet est alors traîné le long du fond et tous les zooplanctons entre le fond sous-marin et environ 1m au-dessus sont capturés. Souvent d'autres animaux entrent aussi dans le filet, y compris les crevettes roses, les crevettes tachetées, les étoiles de mer, les oursins, les nudibranches, les palourdes, les vers de tube, et d'autres espèces. Parfois, nous avons même capturé de petites pieuvres. On garde seulement les zooplanctons, on renvoie les autres espèces vers l'océan.