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Effet sur le climat mondial

Les courants de surface jouent un rôle énorme dans le climat de la Terre. Même si l’équateur et les pôles ont des climats très différents, ces régions auraient des climats plus extrêmement différents si les courants océaniques ne transféraient pas la chaleur des régions équatoriales vers les latitudes plus élevées.

Le Gulf Stream est un fleuve d’eau chaude dans l’océan Atlantique, d’environ 160 kilomètres de large et d’environ un kilomètre de profondeur. L’eau qui entre dans le Gulf Stream est chauffée lorsqu’elle se déplace le long de l’équateur. L’eau chaude s’écoule ensuite le long de la côte est de l’Amérique du Nord et traverse l’océan Atlantique jusqu’en Europe (figure ci-dessous). L’énergie que le Gulf Stream transfère est énorme : plus de 100 fois la demande énergétique mondiale.

Les eaux chaudes du Gulf Stream augmentent les températures dans la mer du Nord, ce qui élève les températures de l’air au-dessus des terres entre 3 et 6oC (5 à 11oF). Londres, au Royaume-Uni, par exemple, se trouve à la même latitude que le Québec, au Canada. Cependant, la température moyenne de Londres en janvier est de 3,8oC (38oF), alors que celle du Québec n’est que de -12oC (10oF). Comme l’air voyageant au-dessus des eaux chaudes du Gulf Stream capte beaucoup d’eau, Londres reçoit beaucoup de pluie. En revanche, le Québec est beaucoup plus sec et reçoit ses précipitations sous forme de neige.

Sur une image satellite de la température de l’eau dans l’Atlantique ouest, il est facile de repérer le Gulf Stream, qui amène des eaux plus chaudes de l’équateur vers l’est de l’Amérique du Nord.

Courants profondsLa circulation thermohaline dirige la circulation océanique profonde. Thermo signifie chaleur et haline fait référence à la salinité. Les différences de température et de salinité modifient la densité de l’eau de mer. La circulation thermohaline est donc le résultat des différences de densité des masses d’eau en raison de leur différence de température et de salinité.

Quelle est la température et la salinité d’une eau très dense ? Une température plus basse et une salinité plus élevée donnent les eaux les plus denses. Lorsqu’un volume d’eau est refroidi, les molécules se déplacent moins vigoureusement donc le même nombre de molécules occupe moins d’espace et l’eau est plus dense. Si on ajoute du sel à un volume d’eau, il y a plus de molécules dans le même volume donc l’eau est plus dense.

Les changements de température et de salinité de l’eau de mer ont lieu à la surface. L’eau devient dense près des pôles. L’air froid polaire refroidit l’eau et abaisse sa température, ce qui augmente sa salinité. L’eau douce gèle à partir de l’eau de mer pour devenir de la glace de mer, ce qui augmente également la salinité de l’eau restante. Cette eau très froide et très salée est très dense et coule. Cette descente est appelée downwelling.

Cette conférence vidéo traite de la distribution verticale de la vie dans les océans. La densité de l’eau de mer crée des courants, qui fournissent différents habitats pour différentes créatures (5d) : http://www.youtube.com/watch?v=LA1jxeXDsdA (6:12).

Deux choses se produisent alors. L’eau dense pousse l’eau plus profonde hors de son chemin et cette eau se déplace le long du fond de l’océan. Cette eau profonde se mélange avec de l’eau moins dense en s’écoulant. Les courants de surface déplacent l’eau dans l’espace laissé vacant à la surface où l’eau dense a coulé (figure ci-dessous). L’eau s’enfonce également dans les profondeurs de l’océan au large de l’Antarctique.

L’eau froide (lignes bleues) s’enfonce dans l’Atlantique Nord, s’écoule au fond de l’océan et remonte dans le Pacifique ou l’Indien. L’eau voyage ensuite dans les courants de surface (lignes rouges) pour revenir dans l’Atlantique Nord. Des eaux profondes se forment également au large de l’Antarctique.

Comme des quantités illimitées d’eau ne peuvent pas couler au fond de l’océan, l’eau doit remonter des profondeurs de l’océan vers la surface quelque part. Ce processus est appelé remontée d’eau (figure ci-dessous).

La remontée d’eau force l’eau plus dense du dessous à prendre la place de l’eau moins dense à la surface qui est repoussée par le vent.

Généralement, la remontée d’eau se produit le long de la côte lorsque le vent souffle fortement l’eau loin du rivage. Cela laisse un vide qui est rempli par de l’eau profonde qui remonte à la surface.

La remontée d’eau est extrêmement importante là où elle se produit. Pendant le temps qu’elle a passé sur le fond, l’eau froide profonde a recueilli des nutriments qui sont descendus dans la colonne d’eau. Les remontées d’eau apportent ces nutriments à la surface. Ces nutriments favorisent la croissance du plancton et constituent la base d’un riche écosystème. La Californie, l’Amérique du Sud, l’Afrique du Sud et la mer d’Arabie bénéficient toutes de la remontée des eaux au large.

Une animation de la remontée des eaux est vue ici : http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/03coastal4.html.

L’upwelling a également lieu le long de l’équateur entre les courants équatoriaux nord et sud. Les vents soufflent les eaux de surface au nord et au sud de l’équateur, de sorte que les eaux profondes subissent des remontées d’eau. Les nutriments remontent à la surface et soutiennent une grande partie de la vie dans les océans équatoriaux.

Résumé de la leçon

• Les courants de surface des océans sont produits par les vents globaux, l’effet de Coriolis et la forme de chaque bassin océanique.
• Les océans Pacifique et Atlantique ont un schéma circulaire de courants de surface appelés gyres qui tournent dans le sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère Nord et dans le sens inverse dans l’hémisphère Sud. L’océan Indien n’a qu’un tourbillon dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.
• La circulation océanique de surface amène les eaux équatoriales chaudes vers les pôles et les eaux polaires plus froides vers l’équateur.
• La circulation thermohaline entraîne les courants océaniques profonds.
• La remontée des eaux froides et riches en nutriments crée des zones biologiquement riches où les eaux de surface sont éloignées d’un rivage, ou où les eaux équatoriales sont soufflées vers l’extérieur.

Questions d’examen

1. Qu’est-ce qui cause les modèles de courants de surface dans l’océan ?
2. Comment les courants de surface océaniques affectent-ils le climat ?
3. Qu’est-ce que l’effet de Coriolis ?
4. Quel processus peut faire remonter à la surface des eaux profondes et denses ?
5. Pourquoi les zones d’upwelling sont-elles importantes pour la vie marine ?

Lectures complémentaires / Liens supplémentaires

• Apprendre les courants océaniques, 5 min. Life Videopedia http://www.5min.com/Video/Learn-about-Ocean-Currents-117529352
• Programme Ocean Explorer de la NOAA http://oceanexplorer.noaa.gov/edu/welcome.html
• Un tutoriel pour les classes de 6 à 12 ans sur les courants, de la NOAA : http://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/welcome.html
• Des emplois cool : Océanographe http://news.discovery.com/videos/cool-jobs-cool-jobs-oceanographer.html

Points à considérer

• Certains scientifiques ont émis l’hypothèse que si suffisamment de glace au Groenland fondait, le Gulf Stream pourrait s’arrêter. Pourquoi cela pourrait-il se produire ?
• Si le Gulf Stream s’arrête, quel serait le résultat sur le climat en Europe ?
• Comment les mouvements de l’eau des océans contribuent à la vie de l’océan ?