Les Océans

Bases

La circulation océanique

L'énergie solaire n'arrive pas en même quantité partout sur la Terre, la majeure partie de cette énergie arrivant au niveau de l'équateur. Ceci explique qu'il y ait de grands écarts de température entre l'équateur et les pôles. Ces différences de température créent des mouvements de l'atmosphère et des océans qui permettent de transporter la chaleur de l'équateur vers les pôles.

Environ la moitié de la chaleur échangée autour de la planète est transportée par les océans. Les océans jouent donc un rôle extrêmement important dans la régulation du climat terrestre. Si le réchauffement planétaire venait à modifier la circulation océanique, il est fort probable que le climat changerait énormément : il ne ferait pas simplement un peu plus chaud partout.
La circulation océanique permet aussi d'apporter de l'oxygène de l'air dans l'eau, et c'est grâce à cela que la vie marine a pu apparaître.

L'eau de mer se déplace continuellement autour du globe comme si elle était sur un énorme tapis roulant, tantôt s'enfonçant dans les profondeurs, tantôt remontant à la surface. La distance que l'eau doit parcourir est tellement grande qu'il lui faut près de 1000 ans pour faire son voyage autour de la terre!

Le mouvement de l'eau dans les océans obéit à deux processus intimement liés:

1. une circulation due à la densité : l'eau de mer se déplace à cause des différences de densité qui existent d'un endroit à un autre. La densité de l'eau de mer dépend de sa température et de son contenu en sel. On appelle donc ce mouvement la circulation thermohaline (thermo- la chaleur, haline - le sel ). 
2. une circulation due au vent, qui donne des courants de surface énormes comme par exemple le Gulf Stream.

1. Schéma de la circulation océanique. Les flèches claires indiquent le mouvement général des eaux de surface, et les flèches foncées montrent le mouvement de l'eau en profondeur.  Les nombres indiquent: 1.  Le Gulf Stream qui transporte la chaleur des tropiques vers l'Europe du nord.  2.  La formation de l'Eau Profonde Nord Atlantique due à l'intense refroidissement de l'eau au pôle nord.  3.  La formation de l'eau antarctique de fond due à la formation de blocs de glace autour de l'Antarctique. Source: NASA

La circulation thermohaline

Dans l'hémisphère Nord

La circulation océanique transporte l'eau de mer de surface vers le pôle nord, où elle se refroidit. Ce refroidissement libère de la chaleur, qui réchauffe l'air et refroidit l'eau. L'eau très froide est alors très dense et plonge jusqu'au fond de l'océan.  Il se forme alors une nouvelle eau profonde qui pousse l'eau qui était déjà en profondeur, et la force à se déplacer vers l'équateur. Les principales régions où a lieu cette formation de l'eau profonde sont les mers du Labrador et du Groenland au nord de l'Océan Atlantique nord. Cette Eau Profonde Nord Atlantique coule alors vers le sud tout au fond des océans, tandis qu'en surface, de l'eau plus chaude remonte vers le nord pour aller la remplacer. 
Il existe aussi un intense refroidissement de l'eau en Mer de Bering dans le Pacifique nord, mais là-bas la structure du fond océanique y est différente, et empêche l'eau profonde qui se forme d'entrer dans cette circulation océanique.

En Antarctique

La formation d'eau profonde se produit également autour de l'Antarctique, suite à la production de glace de mer.  Cette glace contient très peu de sel, et donc lorsqu'elle se forme l'eau environnante devient plus salée (puisque la glace "prend" l'eau, mais pas le sel, qui reste autour) et plus dense. Cette eau très dense descend alors dans les profondeurs, jusqu'au bord du continent antarctique, et il se forme ce qu'on appelle l'Eau Antarctique de Fond. Au fond de l'océan, cette eau s'étale et se déplace alors autour de la majeure partie du fond océanique.

Pendant longtemps, on a pensé que les eaux profondes qui s'étaient formées aux pôles se déplaçaient vers l'équateur en se réchauffant lentement, ce qui les faisait remonter à la surface, puis que cette eau chaude de surface retournait vers les pôles pour fermer le cycle. Cependant, les études récentes ont montré que ce processus de remontée progressive des eaux était trop lent pour expliquer l'âge de l'eau de mer. 

Les scientifiques pensent maintenant que l'eau profonde qui circule sur les fonds océaniques rencontre les dorsales céaniques, qui sont des chaînes de montagnes au fond de l'eau. Elles obligeraient l'eau profonde à remonter à la surface. Dans l'Océan Austral, le vent provoque également un mélange intense, ramenant l'eau profonde à la surface. Une fois à la surface, l'eau revient vers les pôles grâce à des courants surfaciques générés par le vent, afin d'accomplir son cycle.

La circulation due au vent

Le Gulf Stream

Le Gulf Stream est l'un des plus importants courants causés par le vent. Il transporte l'eau tropicale très chaude de la mer des Caraïbes et du Golfe du Mexique vers l'Europe du nord à travers l'Atlantique nord. La chaleur de l'eau chauffe l'air qui se situe au-dessus et ce mouvement d'air chaud est un processus essentiel de transport de la chaleur vers le nord. Grâce à ce transport de chaleur, l'Europe du Nord est bien plus chaude que les pays qui se trouvent aux mêmes latitudes en Amérique du Nord ou autour de l'océan Pacifique.

Par exemple, la température moyenne annuelle à Iqaluit (64^oN, 068^oW) dans les territoires du nord-ouest du Canada est de -9.1 ^oC. Comparez-la avec la moyenne de Trondheim (63^oN, 010^oE) en Norvège qui est de + 4.8 ^oC! Et songez aux tempêtes de neige en hiver à New-York, qui se trouve à la même latitude que Madrid... Les enregistrements sur le long terme suggèrent d'ailleurs que, grâce au Gulf Stream, les températures moyennes en Europe du nord sont supérieures de 9 ^oC aux températures moyennes ailleurs, pour la même latitude. 

Le Gulf Stream est un exemple de "courant profond de bord ouest", qui est défini comme un courant qui coule le long du côté ouest d'un grand bassin océanique. Le courant correspondant dans l'océan Pacifique est le courant de Kuroshio, et dans l'Océan indien, le courant d'Aghulas. Ces courants de bord-ouest résultent des interactions entre la forme du bassin océanique, la direction générale du vent et la rotation de la terre. Ils ont tous les trois une vitesse élevée (le Gulf Stream a une vitesse moyenne de 1 m/s, soit 3,6 km/h). Ils sont tous étroits (entre 100 et 200 kilomètres de large) et tous ont une influence très importante sur le climat de la région. Des courants de bord-est existent également; ils transportent les eaux froides de surface des pôles vers l'équateur. Ils sont généralement plus faibles que leurs homologues de l'ouest.

A propos de cette page:

auteur: Lucinda Spokes - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - U.K.
relecteur scientifique: Prof. Grant Bigg - Department of Geography, University of Sheffield, Sheffield - U.K.
dernière version : 2003-10-01