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Les courants marins

(Gulf stream, courants thermohalins et circulation thermocline)

 I Introduction

L’océan est, avec l’atmosphère, l’un des composants essentiels de la machine climatique. Il constitue d’abord un formidable réservoir d’énergie mais il en assure surtout le transport. La circulation océanique mondiale peut être schématisée sous la forme d’un grand « tapis roulant » qui transporte de gigantesques quantités de chaleur des océans indiens et pacifique vers le nord de l’Atlantique. Les eaux froides et denses plongent dans l’océan Atlantique Nord et dans les mers de Norvège pour ressortir dans les océans indien et pacifique après être passées par l’océan Arctique (courant circumpolaire : puissant courant qui emporte les eaux autour de l’Antarctique qui agit -sur toute la hauteur d’eau- de la surface jusqu’à 2000m de profondeur). Chauffées sous les tropiques (dû au fait que la zone équatoriale reçoit davantage d’énergie solaire), elles reviennent ensuite vers l’Atlantique en longeant les côtes africaines puis celles du nord de l’Amérique du sud et de l’Amérique centrale (Gulf stream). Cette chaleur se diffuse doucement dans l’atmosphère. Entraînée par les vents d’Ouest (vents dominants), elle adoucit le climat de l’Europe. Véritable pompe à chaleur planétaire le grand tapis roulant fait un tour complet en un peu plus de mille ans.

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Pour l’Europe de l’Ouest, il est particulièrement intéressant d’étudier d’une part l’un de ces courants de surface situé dans l’océan Atlantique Nord (le Gulf stream) et d’autre part la circulation thermohaline et thermocline qui s’effectue principalement en mer de Norvège durant l’hiver car ils influencent le climat européen.

 II Enjeux

-  Le Gulf stream : Le Gulf stream est un courant marin chaud permanent de surface de l’Atlantique Nord. Il résulte de la réunion du courant des Antilles et du courant de Floride, franchit le détroit de Floride et remonte jusqu’au sud de Terreneuve, en s’étalant et en déviant vers l’est. Devenu courant Nord Atlantique, il se divise en branches multiples et se transforme en dérive diffuse. Il adoucit les climats littoraux de l’Europe du Nord-Ouest en hiver. C’est un véritable « fleuve » de 80 à 150 Km de large et de 800 à 1200 m de profondeur dont les bords sont visibles. Sa vitesse est de 2 m/s (soit »170 Km/jour) et sa température varie de 30 à 35°C à son départ. Sa vitesse n’est plus que de 8 Km/jour et sa température de 25°C (température encore relativement chaude) lorsqu’il traverse l’Atlantique. Son débit avoisine les 130 millions de m3 par seconde, l’énergie engendrée est équivalente à 1500000 centrales électriques de 1300 MW...

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En arrivant dans la zone sub-arctique, une partie de cette eau repart en surface vers le sud et rejoint l’équateur pour se charger à nouveau en chaleur ; l’autre partie se refroidit et plonge vers le plancher océanique (courant thermohalin et thermocline) entamant un tour du monde qui va durer un peu plus de mille ans. Les courants de surface sont dus à la rotation de la Terre (force de Coriolis), à la circulation atmosphérique (vents provoqués par une répartition inégale de l’énergie solaire), à la configuration de la côte et la circulation thermohaline.

- Les courants thermohalins et thermoclines : Ces courants vont des profondeurs des océans vers la surface puis replongent vers les profondeurs. Ils sont dus à la différence 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) des différentes couches de l’océan. Les plus profonds portent le nom de courants thermohalins, quant à ceux qui vont un peu moins en profondeur se nomment circulation thermocline.

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L’un de ces courants est particulièrement important pour l’océan mondial. Il s’agit de la plongée des eaux en mer de Norvège durant l’hiver. Les eaux de surface qui remontent l’Atlantique par le biais du Gulf stream se chargent en sel, à cause de l’évaporation (une partie de l’eau évaporée retombe sur l’océan, bien sûr, mais une autre partie retombe sur les continents et n’est restituée que plus tard), et deviennent plus froides, chacun de ces phénomènes contribuant à les rendre plus denses. Au moment de l’hiver, une partie du sel contenu dans l’eau de mer qui gèle pour former la banquise est expulsé et renforce encore la salinité de l’eau de mer qui ne gèle pas, laquelle se met alors à être tellement dense qu’elle plonge vers les profondeurs.

Le point capital, c’est que les courants de surface de l’océan mondial (comme le Gulf stream) et cette plongée des eaux dans la mer de Norvège (courant thermohalin et thermocline) sont interconnectés : ce courant thermohalin sert de « moteur » à la circulation océanique globale. Les eaux arctiques sont plus denses car plus froides et plus salées. Les eaux atlantiques sont moins denses car plus chaudes et moins salées. Les premières plongent donc sous les secondes en direction de l’Atlantique créant ainsi une aspiration des eaux Atlantiques vers le nord.

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On l’aura compris, cette circulation océanique revêt une importance toute particulière dans l’évolution de notre climat. On comprend alors qu’un dérèglement ou pire, un arrêt de cette circulation peut avoir des conséquences importantes pour l’humanité et les écosystèmes en Europe ainsi que sur l’ensemble de la planète. Par exemple, le phénomène El Niño (dérèglement du système couplant l’atmosphère et l’océan pacifique tropical) est à l’origine d’un dérèglement de la circulation thermocline qui a des répercutions sur le climat de l’ensemble de la planète. Une déviation ou un arrêt du Gulf stream ferait que cet air réchauffé dû au Gulf stream n’atteindrait plus l’Europe, permettant du même coup à la masse d’air froid polaire de s’engouffrer, provoquant une baisse brutale des températures en Europe.

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Un autre effet est possible. Il concerne le phytoplancton. Les courants convectifs (circulation thermohaline et thermocline) ramènent des profondeurs les sels minéraux indispensables à la croissance de ce plancton végétal qui est à la base de la chaîne alimentaire marine. Quelles seraient les conséquences sur ce phytoplancton en cas de dérèglement ou arrêt du « tapis roulant » ?

 III Recherches actuelles

On ignore encore l’importance exacte des impacts du Gulf stream sur le climat européen continental ou océanique ou sur la formation des nuages. Longtemps, on a pensé que le Gulf stream jouait un rôle déterminant sur le climat européen. Une théorie récente minimise fortement son effet sans nier son influence. En fait, le Gulf stream pourrait jouer un rôle climatique, mais plus complexe et peut-être indirect. Concernant le climat européen, il est en tout cas pas le seul phénomène en cause (voire peut-être est-il minoritaire) ; la chaîne montagneuse des Rocheuses du continent américain ainsi que les courants aériens dits « Jets stream » jouent un rôle important dans la douceur des hivers européens. Quant au dérèglement (voire l’arrêt) du « tapis roulant », la fonte des glaciers et l’augmentation de la pluviométrie de l’Atlantique Nord due au réchauffement climatique. Ces deux phénomènes sont à l’origine d’un apport d’eau douce dans cette région. En cas d’apport important d’eau douce (comme cela s’est produit au début de la dernière période glacière -11000 ans avant notre ère). Ce dernier diminuerait la différence de salinité (et donc de densité) de l’eau entre l’océan Arctique et la mer de Norvège perturbant les courants thermohalins et thermoclines de la mer de Norvège avec pour conséquence une déviation du Gulf stream qui ne dépasserait plus les açores. Quelles seront les conséquences :
-  refroidissement hivernal en Europe de l’ouest ?
-  augmentation d’une dizaine de centimètres du niveau marin en Europe ?
-  effet d’entretien de réchauffement climatique ?
-  augmentation de l’apparition du phénomène El Niño ?
-  dérèglement de l’ensemble de la circulation océanique avec des répercutions à l’échelle de la planète ?
-  perturbation des écosystèmes liée à la modification de croissance et de répartition du phytoplancton.

 IV Expériences réalisables

1/ Augmentation de la salinité de l’eau due à l’évaporation.

2/ Augmentation de la salinité de l’eau due à la formation de glace.

3/ Influence de la température sur la densité de l’eau.

4/ Influence de la salinité sur la densité de l’eau.

Sources :

-  Un nouveau climat. Editions de La Martinière. PJ.DUBOIS et P.LEFEVRE.
-  www.ifremer.fr.st
-  www.ens-lyon.fr (en particulier la vidéo « exp_glace[1].mpeg »)
-  www.wikipedia.org
-  www.futura-sciences.com
-  www.alertes-meteo.com
-  Dictionnaire Larousse 2004
-  TPE de trois élèves de 1re S qui, me semble-t-il, ont réalisé un très bon travail (bien documenté et relativement complet) : mykwan.free.fr/gulfstream (en particulier les vidéos « experience1[1].wmv » et « experience2[1].wmv »).

Remarque : pour l’instant, aucune autorisation n’a été demandée pour l’utilisation des vidéos citées précédemment.



Florent GASCHET,
date de publication : 17 avril 2007,
date de dernière mise à jour : 15 février 2013


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