Embrun marin

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Embruns se formant en pleine mer sous l'effet des vents sur les crêtes de vagues. Les embruns sont une source importante d'apports de Sulfure de diméthyle (DMS) à l'atmosphère ; le DMS qui contribue aux grands équilibres climatiques et à la formation des nuages

Les embruns marins sont des aérosols marins enlevés par le vent à la crête des vagues ou formés par le ressac[1]. S'ils se forment à une température sous le point de congélation, les projections gèlent presque instantanément sur les structures où elle se déposent et forment des embruns dits givrants ou verglaçants[2].

Les embruns contiennent une forte concentration en sels minéraux, surtout le chlorure de sodium. L'éclatement, en surface ou dans les projections d'eau, de la multitude de bulles résultant du brassage de l'eau par le vent et les courants et du ressac sur les rochers ou objets divers (jetées, digues...) est à l'origine de la formation d'aérosols qui « jouent un rôle essentiel dans de nombreux processus dynamiques et thermodynamiques dans la couche de surface atmosphérique marine. Ils affectent notamment la propagation électro-optique et influencent aussi de nombreux processus météorologiques »[3].

Selon les modélisations disponibles à la fin des années 1990, « le transport turbulent est efficace pour les plus petits aérosols (r ≤ 60 μm) mais peu pour les plus gros embruns » et « l'influence des embruns sur les flux de chaleurs sensible et latente semble importante par vents forts »[3]

Effets[modifier | modifier le code]

Effets naturels[modifier | modifier le code]

Des embruns se forment aussi sur les lacs, comme le montrent ici les stalactites d'embruns gelés du lac de Neuchâtel (Suisse), ici par −10 °C environ. La même chose se produit en mer

Les embruns sont une source naturelle d'iode (important oligo-élément), de sels minéraux et de noyaux de condensation sur lesquels les gouttes de pluie peuvent se former[4]. Ils sont également source de vapeur d'eau[5], qui joue un rôle important dans le cycle de l'eau, les transferts de chaleur entre océan et les couches basses de l'atmosphère[3] et à moyen et long termes sur le climat (la vapeur d'eau est un puissant gaz à effet de serre.

Dans la zone intertropicale, les embruns sont localement (là où le substrat rocheux est d'origine volcanique, basaltique) source d'une corrosion significative de la roche mère par le sel, dans la zone intertidale et à proximité, avec formation de nids d'alvéoles dans la roche, voire la création de « mares de corrosion » de 3 à plusieurs dizaines de mètres carrés (à Madère par exemple). Plus le climat est froid, moins ce phénomène est observé, sans doute à cause d'une évaporation moins rapide de l'eau des embruns[6],[7],[8].

Les embruns marins peuvent être emportés par le vent sur des dizaines voire centaines de kilomètres lors des grandes tempêtes. On a ainsi trouvé des microfossiles d'origine marine dans des morceaux d'ambre (résine fossilisée), probablement apportés par des embruns dans un passé lointain[9]. Les embruns modulent aussi les paysages littoraux qui y sont exposés[10], en sélectionnant une flore dite halophile ou nitro-halophile là où les milieux sont une plus eutrophes[11] et les zones très exposées au sel des embruns réagissent différemment au gel et à l'enneigement.

Une partie des particules d'origine marine s'élève dans l'atmosphère et gagne les nuages ou contribuent même directement à leur formation (noyaux de nucléation [12] soufrés) comme le sulfure de diméthyle[13] (le composés biologiques soufré émis dans l'atmosphère en plus grande quantité[14]).

Effets adverses en contexte anthropisé[modifier | modifier le code]

Effets physicochimiques[modifier | modifier le code]

Rambarde (main courante) située en bordure de mer. Dans ce cas, il n'a fallu qu'une vingtaine d'années pour que la corrosion transperce le tube d'acier. Dans ce type d'environnement et sur les navires on peut utiliser l'inox pour résister aux embruns, mais il est plus coûteux

Les embruns marins (ou routiers salés) ont plusieurs effets adverses ou indésirables :

  • Ils sont responsables de corrosion des objets métalliques en mer ou dans le littoral.
  • Ils dégradent aussi le béton des constructions et le bitume des routes dans les zones côtières.
  • En hiver, lorsque la température est sous le point congélation, les embruns gèlent au contact de toute surface qu'ils rencontrent en formant une couche de glace appelée souvent glace noire[2],[15]. Ces embruns verglaçants compromettent la navigation des navires qui voient leur poids augmenter et leur centre de gravité se déplacer.
  • Leur caractère salé et polluants (provenant notamment du film gras qui se forme parfois sur l'océan) sont sources de pollution de l'air et des pluies (voir chapitre ci-dessous).

Des embruns souvent devenus polluants[modifier | modifier le code]

Les embruns peuvent être emportés à grande distance par le vent, avec les éventuels polluants ou radionucléides qu'ils peuvent contenir[16]

La pollution générale des océans, et notamment des détroits très fréquentées tels le pas de Calais[17] et des mers fermées ou semi-fermées comme la mer Méditerranée[18], explique la présence fréquente ou constante de cocktails de polluants dans les embruns[18]. Ces polluants sont souvent susceptibles d'agir en synergie et se montrent parfois phytotoxiques (défoliants pour certaines espèces de plantes ou d'arbres par exemple) et/ou toxique pour certains animaux terrestres, champignons et lichens qui y sont exposés[19].

Certains des polluants (tensioactifs notamment) accumulés dans les hydrocarbures perdus en mer par les navires pénètrent la cuticule cireuses des plantes littorales, qui les protège normalement des UV solaires, du sel et de la déshydratation[20]. Des associations phytosociologiques de plantes littorales (ex : association à Crithmum maritimum et Limonium minutum[21]) sont menacées ou ont localement disparu parce qu'exposées à des embruns polluants. Ce phénomène peut aussi toucher des arbres tels que le pin d'Alep ou l'eucalyptus, que certains polluants aéroportés à partir de la mer peuvent affaiblir ou tuer[22],[23].

Les embruns et les polluants PM10[24] qu'ils vont relarguer dans l'air en se déshydratant sont en outre fréquemment exposé à des pics d'ozone, fréquents sur le littoral en raison de la réflexion d'une partie des UV solaires sur la mer. Or l'ozone est source d'une pollution photochimique supplémentaire, qui peut aggraver les effets des polluants aéroportés vers la terre par les embruns ou le vent de mer[25], notamment pour les arbres et forêts littorales[26].

Ce type de pollution peut être plus marqué sur les îles situées dans des régions marines polluées (l'île de Porquerolles[18] ou l’île de Port-Cros par exemple[27]). Dans les îles et sur le littoral, les cristaux résultant de la déshydratation dans l'air des embruns peuvent significativement contribuer aux dépassements de valeurs limites fixées pour les PM10 dans l'air[28] et donc la nuit aux halos associés à la pollution lumineuse. Localement, les aérosols qu'ils forment peuvent être source de retour vers la terre de radionucléides[16].

Recherche[modifier | modifier le code]

Quelques plantes (ici : Glaucium flavum) résistent naturellement aux embruns.

Les chercheurs et météorologues s'intéressent aux aérosols qui sont des composants essentiels de l'atmosphère, comme les gaz ; 75% de la planète étant recouverte par la mer, les aérosols marins composent une part importante des aérosols atmosphériques naturels.

La science cherche à mieux comprendre la formation et les effets écologiques des aérosols et notamment des embruns ; effets climatiques et microclimatiques, mais aussi effets toxiques d'embruns pollués sur les plantes et écosystèmes (les embruns littoraux contiennent souvent des hydrocarbures, des surfactants[29],[30] et autres tensioactifs, qui en mélange avec le sel dégradent les cuticules cireuses protectrices des feuilles ou aiguilles[31],[32] de plantes (ils peuvent causer une déshydratation anormale des feuilles, approchant les 30 % chez Eucalyptus gomphocephala[33], avec excès de sodium (Na+) et perte de Calcium (Ca++) et/ou de potassium (K+) dans les cellules foliaires ; et augmentation de la mouillabilité des feuilles[33]. Des arbres peuvent pâtir de la pollution des embruns, pin d'Alep par exemple[34],[35]. Une cuticule dégradée expose aussi les cellules aux effets de résidus de pesticides arrivés en mer et réexportés vers la terre par les embruns[36]. Ces embruns pollués peuvent insidieusement dégrader la végétation littorale[37],[38] et notamment les arbres[39],[40], effets qui s'ajoutent à ceux de pluies acides et de l'augmentation des UV solaires et de certains polluant (ozone troposphérique) liées au trou de la couche d'ozone.

On peut par exemple tester les effets de pulvérisation d'eau de mer polluée sur divers types de végétaux, y compris des arbres comme par exemple les Acacia cyanophylla et Eucalyptus gomphocephala du Cap Bon (Tunisie) suit à leur dépérissement en bordure du littoral[33] pour mieux modéliser numériquement la formation des embruns[3] pour notamment « caractériser les interactions des flux turbulents d'embruns générés à la surface de la mer avec les flux turbulents de chaleurs dans la couche de surface atmosphérique marine ». Il s'agit aussi de simuler et comprendre - selon les catégories d'embruns - les phénomènes de convection-diffusion et d'évaporation totale ou partielle d'embruns (transferts de masse d'eau de la mer ou de lacs à l'atmosphère)[3].

Des méthodes standardisées de prélèvement et d’analyse d'aérosols ont été mis au point pour permettre une meilleure comparabilité et fiabilité des résultats d'études[41].

En France parmi les sites où la pollution des embruns marins a été étudiée figurent par exemple la rade d'Hyères[42] et les îles d'Hyères[43]

Des recherches se font aussi sur les plantes résistantes aux embruns, plantes qui contribuent à la fixation du trait de côte (et des dunes en particulier) et qui diminuent donc le risque d'érosion littorale, mais qui peuvent être affaiblies ou tuées par certains polluants marins ou le piétinement par les promeneurs, baigneurs, etc.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Organisation météorologique mondiale, « Embruns », Glossaire de la météorologie, eumetcal (consulté le 30 décembre 2009)
  2. a et b Organisation météorologique mondiale, « Embruns givrants », Glossaire de la météorologie, eumetcal (consulté le 30 décembre 2009)
  3. a b c d et e Tranchant B (1997) Simulations numériques des aérosols marins ; Thèse nouveau doctorat soutenue en 1997 (240 p.) (bibl.: 152 ref.)
  4. Facy L (1951) Embruns et noyaux de condensation. J. Sci. Meteorol, 3, 62-68.
  5. Lefauconnier C (1985) Influence des embruns sur le flux de vapeur d'eau à la surface de la mer, rapport de stage ITM, École d'Ing. de la Météorol. Nat. Toulouse, France.
  6. ILIDIO DO AMARAL, (1974) Algurrs aspectos geomorfologicos do litoral da llha de Santiago (Arquipélago de Cabo Verde). Garcia de Orta, Sér. Geogr., 2 (1), p. 19-28.
  7. GUILCHER A., BERTHOIS L & BATTISTINI R. (1962) Formes de corrosion littorale dans les roches volcaniques, particulièrement à Madagascar et au Cap Vert (Sénégal). Cahiers Océanographiques, vol. 14, p. 209-240 (avec bibliographie de travaux antérieurs).
  8. Guilcher André, Bodéré J Cl. () Formes de corrosion littorale dans les roches volcaniques aux moyennes et hautes latitudes dans l'Atlantique ; In: Bulletin de l'Association de géographes français, no 426, 52e année, mai 1975. p. 179-185. doi:10.3406/bagf.1975.4842
  9. Girard V (2008) Microcénoses des ambres médio-crétacés français : taphonomie, systématique, paléoécologie et reconstitution du paléoenvironnement (thèse de doctorat, Rennes-1).
  10. Carcaillet C (1995) Effets des contraintes (vents et embruns) sur la composition et la structure de la végétation des pentes drainées de l'île de la Possession (archipel Crozet, subantarctique). Canadian journal of botany, 73(11), 1739-1749 (résumé).
  11. Géhu, J. M., Biondi, E., & Géhu-Franck, J. (1988). Les végétations nitro-halophiles des falaises de Bonifacio (Corse). Acta Botanica Barcinonensia, 37, 237-243.
  12. Bedos C (1996) Couplage d'un schéma de nucléation nuageuse avec un modèle complexe d'aérosols: étude physico-chimique et validation expérimentale ; Thèse de Doctorat soutenu à l'Université de Toulouse 3 ; 173 pages, et 92 ref. bibl. (http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=180134 Résumé/Notice INIST-CNRS]).
  13. Suhre, K. (1994). Modélisation couplée du transport et de la chimie du diméthyl de soufre dans la couche limite marine nuageuse. Impact climatique et étude de processus (thèse de doctorat)(résumé)
  14. Simpson, David; Winiwarter, Wilfried; Börjesson, Gunnar; Cinderby, Steve; Ferreiro, Antonio; Guenther, Alex; Hewitt, C. Nicholas; Janson, Robert; Khalil, M. Aslam K.; Owen, Susan; Pierce, Tom E.; Puxbaum, Hans; Shearer, Martha; Skiba, Ute; Steinbrecher, Rainer; Tarrasón, Leonor; Öquist, Mats G., « Inventorying emissions from nature in Europe », Journal of Geophysical Research, vol. 104, n° D7, 1999, p. 8113–8152 (DOI 10.1029/98JD02747
  15. Organisation météorologique mondiale, « Glace noire », Glossaire de la météorologie, eumetcal (consulté le 30 décembre 2009)
  16. a et b A. Fraizier et Y. Baron, Radioactivité d’un secteur littoral de la manche. Données nouvelles sur les sources et transferts au continent par aérosols et embruns marins, coll. « Rapport Commissariat à l'Énergie Atomique CEA », .
  17. K. Deboudt, X. Meriaux et P. Flament, « Application de la microspectrométrie d’émission X à l’analyse individuelle des aérosols troposphériques : cas du détroit du pas de Calais », Communication orale,‎ .
  18. a b et c S. Despiau, Caractérisation des embruns marins pollués en relation avec le dépérissement de la végétation du littoral de l'île de Porquerolles, Inist CNRS, coll. « Rapport commandée par le ministère de l'Environnement, Service de la recherche et des affaires économiques, à l'université de Toulon (Laboratoire d'océanographie physique de Toulon) », 1993-1995, 22 p. (lire en ligne).
  19. El Ayeb, N. (2001). Dépérissement forestier au littoral par les embruns marins pollués (thèse de doctorat, faculté des sciences de Tunis).
  20. B. Richard, Étude des perturbations structurales et chimiques des cires cuticulaires des aiguilles de Pinus halepensis MILL. dépérissants en relation avec l'exposition aux embruns marins pollués: implication d'un tensioactif, le dodecyl benzène sulfonate linéaire, coll. « thèse de doctorat », .
  21. George Aillaud et Alain Crouzet, « Un exemple de dégradation de la végétation ; L'association à Crithmum maritimum et Limonium minutum », Forêt Méditerranéenne, no 3,‎ , p. 333-337 (lire en ligne [PDF]).
  22. P. M. Badot et J. P. Garrec, « Dépérissement local du pin d'Alep (Pinus halepensis) le long du littoral méditerranéen », Biologie et forêt, INIST/CNRS,‎ , p. 134-140 (lire en ligne [PDF]).
  23. N. E. Ayeb, B. Henchi, J. P. Garrec et M. N. Rejeb, « Effets des embruns marins pollues sur les feuilles d'Acacia cyanophyllaLindl. et d'Eucalyptus gomphocephalaDc. du littoral tunisien », Annals of Forest Science, vol. 61, no 3,‎ , p. 283.
  24. (en) C. Bhugwant, M. Bessafi, O. Favez, L. Chiappini, B. Sieja et E. Leoz-Garziandia, « High Contribution of Sea Salt Aerosols on Atmospheric Particles Measured at an Urban Tropical Location in Reunion Island », Journal of Environmental Protection, no 4,‎ , p. 828-842 (DOI 10.4236/jep.2013.48097).
  25. J. P. Garrec, « La Pollution Des Forêts Méditerranéennes : Exemple de pollution locale par Les embruns et de pollution globale par l'ozone », Forêt méditerranéenne, vol. XVII, no 2,‎ , p. 81-88.
  26. J. P. Garrec, « Les dépérissements littoraux d'arbres forestiers », Revue Forestière Française, série Fascicule thématique « Les dépérissements des arbres forestiers. Causes connues et inconnues », no 5,‎ (lire en ligne [PDF]).
  27. M. Bourrely et O. Chérel, « Impact des Embruns sur la Végétation Littorale de l’île de Port Cros. », Rapport interne au Parc Natl. de Port Cros, Hyères. Var. Fr.,‎ .
  28. Favez, O., & Bhugwant, C. (2012). Évaluation de la contribution des embruns marins aux dépassements des valeurs limites fixées pour les PM10 à Saint-Pierre de La Réunion
  29. Grieve A.M & Pitman M.G (1978), Salinity damage to Norfolk Island pines caused by surfactants. III. Evidence for stomatal penetration as the pathway of salt entry to leaves, Aust . J. Plant. Physiol. 5 397– 413
  30. Guidi L., Lorenzini G., Soldatin i G.F.(1988), Phytotoxicity of sea-water aerosols on forest plants with special reference to the role of surfactants, Environ. Exp. Bot. 28 85–94.
  31. Bussotti F., Botacci A., Grossoni P., Mori B., Tani C., Cytological and structural changes on Pinus pinea L. needles following the appli- cation of an anionic surfactant, Plant Cell Environ. 20 (1997) 513– 520.
  32. Garrec J.P., Richard B., Badot P. M., The impact of polluted sea- spray on the needle surface of Pinus halepensis , in: EUROSILVA Workshop, 1994
  33. a b et c El Ayeb, N., Henchi, B., Garrec, J. P., & Rejeb, M. N. (2004). Effects of polluted sea-spray on leaves of Acacia cyanophylla Lindl. and Eucalyptus gomphocephala Dc. in Tunisian coast. Annals of Forest Science, 61(3), 283-291
  34. Badot P.M., Badot M.J., Dépérissement du pin d’Alep sous l’effetdes embruns marins pollués : symptômes macroscopiques et miseen évidence des perturbations hydriques dans les aiguilles, AnnalesScientifiques de l’Univ. de Franche Comté 3 (1991–1995) 37–43.
  35. Badot P.M., Richard B., Lucot E., Badot M.J., Garrec J.P., Water disturbances and needle surface alterations in Pinus halepensis Mill. Trees exposed to polluted sea-spray, in: Ecotoxicology of an com- partment, Société d’Écotoxicologie Fondamentale et Appliquée, Rouen, 1996, pp. 179–189
  36. Chamel A (1986) Foliar absorption of herbicides: study of the cuticular penetration using isolated cuticules. Physiol. Vég. 4 24.
  37. Bussotti F, Grossoni P & Pantani F (1995) The role of marine salt and sur- factants in the declin e of Thyrrhenian coastal vegetation in Italy, Ann. Sci. For. 52 251–261
  38. Gellini R, Pantani F, Grossoni P & Bussotti F. (1987), L’influence de la pollution marine sur la végétation côtière italienne, Bull. Ecol. 18 | 213–219.
  39. Devèze L, Sigoillot J.C (1978), Les arbres malades de la mer, Eau Aménagement 19 13–24.
  40. Garrec J.P., Sigoillot J.C. (1992), Les arbres malades de la mer, La Recher- che 245 940–941
  41. Masclet P et Marchand N (2004) Méthodes de prélèvement et d’analyse des aérosols. Ed. Techniques Ingénieur.
  42. Sigoillot J.C., Carriere F., Nguyen M.H., Pollution de la rade d'Hyères par les tensioactifs anioniques. Dispersion et potentialité de bio-dégradation du polluant, Sci. Rep. Port-Cros Natl. Park. Fr. 13(1987) 85–95
  43. Sigoillot J.C., Nguyen M.H., Devèze L. (1981) , Pollution par les aérosolsmarins dans les îles d’Hyères, Trav. Sci. Parc Nation. Port-Cros Fr.7 | 45–54

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • E. Ayeb, « Dépérissement forestier le long du littoral tunisien sous l'effet des embruns marins pollués ; Risques naturels ou humains », Rev. For. Fr., vol. LVI, no 3,‎ , p. 213- 218 (lire en ligne [PDF]).
  • D. Fournier, « Sur les embruns marins », Bull. Znat. Ochnogr., no 995,‎ .
  • M. Parenthoën, Modélisation énactive pour la visualisation des embruns et des ondes capillaires sur la mer, Centre européen de réalité virtuelle, , 2 p. (lire en ligne [PDF]).
  • M. Rouault, Modélisation numérique d'une couche limite unidimensionnelle stationnaire d'embruns, université Aix-Marseille 2, coll. « Thèse de doctorat », (résumé).

Articles connexes[modifier | modifier le code]