Science et technologie s1343

La circulation océanique

La circulation océanique correspond à l'ensemble des mouvements et des déplacements de l'eau à l'échelle planétaire.

L’eau des océans se déplace constamment, autant en surface qu'en profondeur. De nombreux facteurs sont responsables de ce déplacement de l'eau: la température, la salinité, la densité, la rotation de la Terre, les radiations solaires, etc. Cette circulation constante s'effectue dans des directions précises selon les régions observées. Il est ainsi possible de distinguer différents courants marins dont l'ensemble forme la circulation océanique à l'échelle du globe. Il existe principalement deux types de courants marins: les courants de surface et les courants de profondeur. Étroitement liés, ils forment ensemble la circulation thermohaline. Tout comme la circulation atmosphérique, la circulation océanique globale permet de répartir la chaleur issue de l'énergie solaire et de réguler les climats à l'échelle planétaire.

Les courants de surface

Les courants de surface sont de grands mouvements continus d'eau générés par la friction des vents soufflant en surface des océans.

Par friction, les grands courants atmosphériques provoquent les courants marins de surface. Ainsi, la surface des océans suit sensiblement la même trajectoire que les vents dominants. On estime que la portion de l'océan affectée par les vents varie entre les 100 à 400 premiers mètres de la colonne d'eau.

Tout comme les vents dominants, la direction des courants de surface est influencée par la force de Coriolis due à la rotation de la Terre. Dans l'hémisphère Nord, ils dévient vers la droite alors qu'ils dévient en sens inverse dans l'hémisphère Sud.

Toutefois, contrairement aux vents dominants, les courants de surface sont aussi déviés par la présence des continents. Du coup, cinq grands tourbillons océaniques sont présents à l'échelle de la planète. Selon l'insolation qu'ils reçoivent, ces courants sont chauds ou froids. Leur circulation permet une distribution de la chaleur et une régulation des climats.

La carte suivante montre les principaux courants de surface. En rouge sont les courants relativement chauds, et les courants relativement froids sont en bleu.

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Les courants de surface forment cinq grands tourbillons (gyres).

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Un exemple de courant de surface: le Gulf Stream

Le courant de surface le plus important pour l'hémisphère nord dans l'océan Atlantique est le courant du Gulf Stream, car il permet de tempérer le climat. En effet, ce courant, parfois nommé la «dérive nord-atlantique», transporte les eaux chaudes des Caraïbes vers l'Europe et les eaux froides du Canada et de l'Europe vers les pays plus chauds. Il explique pourquoi l'Europe du Nord connaît un climat plus doux que celui des régions de l'Amérique du Nord situées à la même latitude. Si ce courant n'existait pas, les écarts de température seraient plus importants entre les pays du nord et du sud. Bref, il ferait plus froid au nord et plus chaud au sud.

Une image satellite du Gulf Stream montre les températures chaudes, en rouge et jaune, se dirigeant vers l'Europe alors que les eaux froides de l'Arctique, en bleu, descendent vers le Sud.

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Les courants de profondeur

Les courants de profondeur, aussi nommés courants de densité, sont engendrés par des différences de température et de salinité dans l'océan.  

Les vents n’ont plus d’influence sur l'eau située en grande profondeur, à plus de 800 mètres. C’est la densité de l’eau qui joue un rôle dans la formation de courants marins de profondeur. L'eau plus dense plonge en profondeur alors que l'eau moins dense remonte en surface. La salinité et la température influencent la densité de l'eau.

  • L’eau salée est plus dense que l’eau douce. Plus la salinité de l’eau augmente et plus celle-ci devient dense. À un endroit où l’évaporation est grande et où les précipitations sont faibles, l’eau est plus salée. Cette eau est plus lourde et glisse sous les eaux dont la salinité est plus faible.

  • L’eau froide est plus dense que l’eau chaude. Plus l’eau est dense, plus elle descend vers le fond. L’eau de surface se refroidit près des pôles, devient plus dense et coule vers le fond.

Les mouvements de convection illustrent la différence de densité entre l'eau chaude et l'eau froide. L'eau chaude monte en surface alors que l'eau froide plonge en profondeur.

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Lorsque l'eau part de l'équateur, elle est chaude puisqu'elle est soumise aux radiations solaires. Lorsqu'elle se rapproche des pôles, elle se refroidit, puis elle gèle. Toutefois, l'eau sous forme solide ne contient pas de sel: tous les sels restent donc dans l'eau. L'eau toujours sous forme liquide devient donc très froide et très salée (lorsque la banquise se forme, la salinité de l'eau augmente), ce qui fait en sorte que l'eau des régions polaires est très dense. Cette eau plonge en profondeur, créant ainsi le courant de profondeur.

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Les courants de profondeur assurent le maintien de la vie dans les océans. En circulant au fond des océans, l'eau s'enrichit en nutriments. En remontant, elle entraîne ces nutriments en surface, ce qui alimente les algues et le phytoplancton formant la base des chaînes alimentaires océaniques.

La circulation thermohaline

Les courants marins de surface et les courants marins de profondeur forment une immense boucle de circulation que l’on nomme boucle thermohaline.

Les courants de surface et de profondeur sont étroitement liés et forment, globalement, la circulation thermohaline. Celle-ci est essentielle, car elle permet le transfert de chaleur entre les pôles et l'équateur. Sans elle, l'écart de température entre l'équateur et les pôles serait beaucoup plus marqué.

La figure suivante donne un aperçu du trajet de cette boucle thermohaline. En bleu, ce sont les eaux froides et salées qui circulent en profondeur. En rouge, ce sont les eaux chaudes et moins salées qui circulent plus en surface. Il faut 1 000 ans pour que les eaux complètent la boucle.

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Les impacts de l'activité humaine

Les actions humaines perturbent l’équilibre naturel de la Terre sur la régulation de la température de l’air, mais aussi celle de l’eau. Le réchauffement climatique entraîne notamment une fonte accélérée de l’eau sous forme solide. En effet, les scientifiques s'inquiète de cette fonte rapide des glaces sur la boucle thermohaline. Ils prédisent que cette eau douce et froide pourrait perturber le mouvement de cette boucle, voire même l'arrêter. Cela pourrait créer un débalancement des températures amenant les régions des pôles à se refroidir et les régions équatoriales à se réchauffer. Bref, le monde serait considérablement changé.

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