Nous allons tout d'abord vous familiariser avec les courants marins en vous présentant les principaux mécanismes de formation.


Généralités


Le Soleil est le moteur principal des mouvements de l'océan et de l'atmosphère.

Le Soleil est la source d'énergie qui règle les mouvements de l'océan et de l'atmosphère et donc notre climat.

La Terre reçoit de façon inégale l'énergie solaire : elle n'est pas la même selon que l'on se trouve au pôle (car les rayons arrivent de manière très inclinés) ou à l'équateur. La zone intertropicale reçoit ainsi autant d'énergie que le reste de la planète comme le montre la carte mondiale de l'ensoleillement annuel moyen :



Ensoleillement (en Watt/m²)

Ce déséquilibre met en mouvement l'atmosphère et les océans qui vont rééquilibrer thermiquement l'ensemble. Il génère aussi des vents qui sont les facteurs principaux des courants de surfaces. Ces mouvements sont influencés par la rotation de la terre. Ce déséquilibre entraîne également des différences de températures suivant la latitude :


Carte de la température moyenne annuelle de surface des océans (en C°)

Cette différence de température entraîne une différence de salinité de l'eau et donc de densité, créant ainsi les courants de profondeurs.


 

Circulation induite par le vent
   


   

Le principal moteur des courants de surfaces est le vent. Les vents sont régis par une alternance de basses et de hautes pressions selon la latitude, de sorte:

- que les moyennes latitudes sont les régions des vents d'Ouest
- que l'équateur est le siège des vents d'est : les Alizés

 
   


Schéma de la circulation atmosphérique au niveau de la mer
("+" montrent les régions de haute pression et les "-" celles de basse pression.)

Les vents entraînent les molécules d'eau de surface qui a leur tour entrainent les molécules d'eau situées plus profondément. (jusqu'à 100m). L'action du vent permet de créer des courants de surface parfois rapides (2m/s) mais très étroits. Au cours de ce processus, le courant tourne en profondeur en s'écartant de la direction du vent. Une perte d'énergie se produit d'où une diminution de la vitesse du courant avec la profondeur. Ce mouvement d'ensemble de l'eau ou spirale d'Ekman est globalement dirigé à 90° à droite de la direction du vent dans l'hémisphère Nord, à gauche dans l'hémisphère Sud. La profondeur de la couche entraînée par le vent ou couche d'Ekman, peut atteindre quelques dizaines de mètres.

De plus la direction des courants océaniques est directement influencée par la rotation de la Terre, plus précisément par la force de Coriolis qui en résulte (du nom du mathématicien français Gaspard Coriolis,1792-1843) donnée par la formule :


m : masse de l'objet (en kg)    : Vecteur vitesse de rotation de la terre (m/s)  
^ : produit vectoriel    Vr : Vitesse de l'objet tel que le voit un observateur depuis la Terre (en m/s)

Et qui tend à dévier les courants marins vers sa droite dans l'hémisphère Nord, et vers sa gauche dans l'hémisphère Sud. On peut en déduire le schéma suivant :



Dans un système de vent anticyclonique (les vents formant des boucles giratoires dans le sens des aiguilles d'une montre), les mouvements océaniques vont créer une "bosse" à la surface de la mer mais comme l'eau en surface ne peut s'empiler indéfiniment au milieu du bassin on aura nécessairement une plongée des eaux au centre du système, sur environ 800 mètres de profondeur. La hauteur de la colonne d'eau sera donc plus grande au centre que sur la périphérie : en d'autres termes, pour l'océan on aura une haute pression au centre du bassin, alors que la périphérie avec une hauteur d'eau moindre va correspondre à une zone de basse pression. La force de pression va toujours des hautes vers les basses pressions, et est donc dirigée vers l'extérieur. Cette force compense la force de Coriolis à partir de quelques mètres de profondeur, c'est-à-dire que le courant en profondeur va avoir à la fois la même direction que le vent et tourner comme lui dans le sens des aiguilles d'une montre autour de la haute pression.

 

Grâce à la force de pression et la rotation de la Terre, les vents réussissent à mettre en mouvement des masses d'eau jusque vers 800 mètres de profondeur.

 

Circulation induite par des différences de densité
 

Les vents n'ayant plus d'influence après 800m de profondeur, ils ne peuvent être les moteurs des circulations océaniques profondes. Ces courants sont basés sur des différences de température (l'eau froide est plus dense que l'eau chaude) et de salinité (l'eau salée est plus dense que l'eau douce), entre les différentes couches de l'océan. Les plus profonds portent le nom de courant thermohalin et ceux qui vont un peu moins en profondeur portent le nom de circulation thermocline. Les eaux chaudes de surface se chargent en sel, à cause de l'évaporation ce qui tend à les rendre plus denses. En hiver, lors de la formation de la banquise, la glace une fois formée expulse le sel qui alourdit encore davantage l'eau non gelée qui devient "tellement" dense qu'elle plonge vers les profondeurs.

Point important, les courants de surfaces et les courants profonds ainsi formés se trouvent interconnectés. On a alors introduit l'expression imagée de "tapis roulant" (conveyor belt) pour décrire le transport d'eau profonde de l'Atlantique vers le Pacifique et son retour en surface.


La circulation thermohaline

Grâce à l'énorme capacité thermique de l'eau, l'océan est un énorme réservoir de chaleur. Son inertie thermique étant beaucoup plus importante de celle de l'air, il tempère les changements thermiques saisonnières des masses d'air, qui autrement seraient beaucoup plus importants. Ainsi les courants chauds des couches de surface peuvent réchauffer le climat d'une région. A l'inverse, les eaux froides qui remontent en surface modèrent la température des eaux des régions équatoriales. Cependant cette circulation reste mal connue car difficile à mesurer directement.


L'océan joue ainsi un rôle essentiel pour la régulation du climat de notre planète et il assure un transport de chaleur de l'équateur vers les pôles aussi important que l'atmosphère.

 


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