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Dossier N° 2 : Les Courants Marins

Voici un dossier, en 4 parties qui seront publiées sur la Terre du Futur, transmis par Fifi321fth (Thomas), passé au lycée Sacré-Coeur à Reims.

Thomas L., Enguerran D., Juliette M.

Dossier Exclusif sur les Courants Marins et de ce qui en résulte.

Ici 2 eme partie…

d) les différences de densité (salinité)

Il existe des courants marins appelés Courants de densité. Comme leur nom l’indique, ils sont liés à la densité de l’eau. Ils sont à l’origine des eaux profondes, plus salées et plus denses, qui coulent donc plus en profondeur (voir expériences sur le montage), ils permettent à ces eaux d’atteindre parfois la surface.

Suivant la latitude, on observe des différences de tempréature. Cette différence de temprérature entraîne une différence de salinité de l’eau et donc de densité (à cause de l’évaporation et de la fonte des glaces en  composante horizontale de la force de Coriolis est nulle. La variation de la force de Coriolis donne donc différents régimes de circulationatmosphérique selon la latitude.

Dans la figure, on voit comment cela se produit en prenant les quatre points cardinaux comme début de l’interaction des forces. Le gradient de pression (flèches bleues) amorce le déplacement de l’air mais la force de Coriolis (flèches rouges) le fait dévier vers la droite (flèches noires). Le gradient de pression s’ajuste en direction avec ce changement ainsi quela force de Coriolis ce qui fait changer continuellement la direction de notre parcelle.

d) les différences de densité (salinité)

Il existe des courants marins appelés Courants de densité. Comme leur nom l’indique, ils sont liés à la densité de l’eau. Ils sont à l’origine des eaux profondes, plus salées et plus denses, qui coulent donc plus en profondeur (voir expériences sur le montage), ils permettent à ces eaux d’atteindre parfois la surface.

Suivant la latitude, on observe des différences de tempréature. Cette différence de temprérature entraîne une différence de salinité de l’eau et donc de densité (à cause de l’évaporation et de la fonte des glaces en été), créant ainsi des courants de profondeur.

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 eaux chaudes de surface se chargent en sel à cause de l’évaporation, ce qui les rend plus denses. En hiver, lors de la formation de la banquise, la glace un fois formée dégage du sel qui alourdit l’eau non gelée qui devient plus dense, ce qui fait qu’elle plonge plus en profondeur.

Les courants de surface et les courants profonds sont interconnectés. Il existe une expression venue de l’imanigation des hommes qu’est le Tapis roulant pour décrire le transport d’eaux profondes de l’Atlantique vers le Pacifique et son retour en surface.

Grâce à la capacité thermique de l’eau, l’océan est un immense réservoir de chaleur. Les eaux refroidies et salées plongent au niveau des hautes latitudes.

Le Gulf Stream est un exemple de courant marin affecté par les différences de densités.

Shéma simplifié de la circulation Thermohaline globale ( conveyor belt : “Tapis roulant”)

e) La différence de hauteur d’eau (SSH)

La différence de hauteur d’eau est un principe de fluides très simple à comprendre. L’eau coule, or elle coule, attirée par la gravité terrestre.

Donc elle ne coule que du haut vers le bas et non du bas vers le haut, c’est ce concept qui intervient également dans la circulation thermohaline générale.

Schéma de la SSH (hauteur de la surface de la mer)

f) Des influences animales marines ?

Il est admis qu’il y aurait une cause animale au fonctionnement des courants marins, ou au moins pour une partie peut-être minime de la force des courants marins. En effet, il semblerait que les bancs de poissons ou de baleines, qui nagent au gré des grands courants marins, auraient une influence sur la puissance des courants marins, on l’estimerait, pour le Gulf Stream seul, à plusieurs térawatts !

II.L’influence des courants marins

1°) Les influences thermiques et pluviométriques des courants marins permanents. L’effet du vent sur la surface de la mer crée des courants dont l’intensité et la direction varient avec la profondeur. Ces courants constituent le principal facteur du transport et renouvellement des eaux sur le plateau continental. En hiver, les courants de surface sont plutôt dirigés vers le nord sous l’effet des vents d’ Ouest à Sud Ouest dominants alors qu’ils se dirigent vers le sud ouest au printemps et en été sous l’influence des vents dominants de Nord Ouest. Toutefois, ces schémas de circulation ne représentent qu’une moyenne. Ils sont, à court terme, tributaires de l’alternance des régimes météorologiques.

Les effets fluviaux contribuent, de manière générale, en Automne et en hiver à accentuer le déplacement vers le Nord des masses d’eau le long des côtes françaises. Les eaux chaudes du Gulf Stream exercent une influenceconsidérable sur les climats européens. La façade atlantique du continent, de Lisbonne (Portugal) à Oslo (Norvège), jouit ainsi qu’une grande douceur climatique, avec une variation annuelle de températures et de précipitations relativement faible. Plus à l’Est, où l’influence du Gulf Stream n’est plus perceptible, ce sont des climats continentaux qui dominent, avec de grands écarts annuels de température. Enfin, le Sud du continent bénéficie d’un climat Méditerranéen, généralement chaud et sec. Un exemple simple de l’influence considérable du Gulf Stream : Paris est à la latitude de Québec, or Québec possède un climat bien plus froid que Paris. C’est seulement dans l’Atlantique Nord que nous pouvons apercevoir des eaux à plus de 10°C au-delà du 50e parallèle et presque jusqu’au 60e parallèle. Dans le Pacifique Nord, à cette latitude du 60e parallèle on observe soit de la banquise, soit des eaux très froidesproches de 0°C.

Schéma des températures des eaux de l’Atlantique Nord

Schéma des températures des eaux du Pacifique Nord Un Gulf Stream plus fort véhiculera des eaux plus chaudes vers le Nord, ainsi l’océan est plus chaud. Et un océan plus chaud favorise la cyclogénèse (la formation de dépressions) à cause du fait qu’il doit évacuer sa chaleur excédentaire et ce par les dépressions et cyclones, destructrices de chaleur (un cyclone ne transforme que 5% de sa chaleur capturée en énergie mécanique, donc c’est un mauvais destructeur de chaleur), ce qui amène à un flux de Sud-Ouest (donc chaud et humide) sur l’Europe occidentale comme l’hiver 2006/2007 que nous venons de connaître.

Au contraire, un océan plus froid amène à la formation d’anticyclones, et ainsi véhiculent dans leur partie Est un flux de Nord, donc froid (pour l’hémisphère Nord).

Ainsi tous les courants marins chauds réchauffent l’atmosphère qui est au-dessus d’eux et inversement si ce sont des courants froids. Et oui les capacités thermiques de l’océan sont telles que les deux premiers mètres de la mer « représentent » les mêmes capacités thermiques que 2000 mètres de l’atmosphère. Et les 10 premiers mètres « représentent » la troposphère et la stratosphère entières !

2°) Les influences des courants temporaires

a) El Nino

Quand ce phénomène a lieu, beaucoup de pays sont touchés.

Les eaux sont moins chaudes en Indonésie, des anticyclones se créent donc à la place des dépressions, causant des sécheresses en Australie et en Indonésie, voir des incendies de forêts dans des zones qui ont d’habitude des précipitations abondantes. Mais les cyclones sont moins nombreux à l’ouest du Pacifique.

Ces eaux qui sont amenées de l’autre côté du Pacifique provoquent une baisse de la pression atmosphérique donc une augmentation des précipitations sur la côte-est d’Amérique du sud (surtout au nord du Brésil, au Pérou), voire d’importantes inondations dans des régions habituellement désertiques.

Les cyclones affectant la Polynésie sont en augmentation ainsi que les tornades, provoquant des conséquences dramatiques. L’eau se réchauffant elle coupe l’upwelling (la remontée) de l’eau froide et riche en aliments nutritifs, et de nombreuses sortes de poissons migrent vers le Pôle, réduisant sévèrement les populations dans cette partie de l’océan Pacifique.

L’Afrique du Sud et de l’Est, le sud de l’Inde, et le Pakistan connaissent aussi des sécheresses et les inondations de l’Inde sont sporadiques.

Dans l’océan Atlantique le nombre d’ouragans diminue.

Schéma des incidences de El Nino de Décembre à Février.

Schéma des incidences de El Nino de Juin à Août.

En bleu foncé : frais et pluvieux ; en jaune : chaud et sec ; en bleu clair : frais ; en vert foncé : pluvieux ; en vert clair : chaud et pluvieux ; en orange : frais et sec ; en marron : sec ; en rouge : chaud.

b) La Nina

La Niña, un phénomène qui est tout l’opposé d’El Niño, a donc des conséquences opposées.

Les eaux sont plus chaudes en Indonésie et se réchauffent peu à peu atteignant 29°C et le niveau de la mer s’élève de 40 cm sur les bords ouest du bassin. Cela amplifie les précipitations au sud-est de l’Asie et à l’est de l’Australie et cause d’importantes inondations. Les moussons sont aussi anormalement fortes en Inde. L’Afrique du Sud connaît également des précipitations plus importantes.

Mais les îles intertropicales du Pacifique Central et de l’autre coté du Pacifique : le sud de l’Amérique du Nord, le nord du Mexique et la Californie… connaissent des périodes de sécheresses prononcées.

Ce phénomène climatique augmente le nombre de cyclones dans l’Atlantique comme il diminue le cisaillement vertical des vents. En effet, il faut pour un cyclone que les vents soient stables pour une convection haute, forte et stable. Dans le Pacifique, les forces et la trajectoire des tempêtes sont différentes et comme le jet-stream change de latitude, ils sont moins fréquents.

Schéma des incidences de La Nina de Décembre à Février.

Schéma des incidences de La Nina de Juin à Août.

Même légende que précédemment.

3°) Les autres influences des courants marins.

Les courants marins convectifs (circulation thermohaline générale donc) ramènent des profondeurs des sels minéraux indispensables à la croissance du phytoplancton (plancton végétale) qui est à la base de la chaîne alimentaire marine.

De plus, les océans sont des énormes puits de carbone (capable de stocker du CO2 et autres gaz à effet de serre présents dans l’air). Plus un océan est froid, plus il capture et stocke facilement. L’océan austral représente 60% de la capture des gaz à effet de serre alors qu’il représente moins de 20% de la surface mondiale océane. Cela est dû à ses températures basses.

Ainsi les courants marins amènent en capturant les gaz à effet de serre de l’oxygène provenant des profondeurs. Les courants marins influencent donc le climat mondial, et la chaîne alimentaire marine mondiale. Et par conséquent ils influencent l’économie et l’agriculture des hommes, et donc influencent finalement les hommes.

III.Des perspectives d’avenir.

1°) Le contexte du réchauffement climatique

Le réchauffement climatique est avéré et n’est plus contesté. Il est appuyé par les rapports du GIEC (IPCC en anglais) rédigés par plus de 600 climatologues provenant de tous les pays.

Le rapport Ar4 de Février 2007 du GIEC indique que les effets sur le climat comporteront une augmentation des sécheresses, de pluies torrentielles, du nombre de canicules et cyclones violents, et enfin une élévation du niveau de l’océan.

Selon les hypothèses retenues et les modèles employés, les prévisions pour les 50 années à venir verraient une augmentation de la température de 2 à 6°C.

2°) Quels risques pour les courants marins ?

Le GIEC juge pour le XXIe siècle comme probable un ralentissement de la circulation thermohaline et comme peu probable son arrêt. Cet arrêt total et définitif est considéré comme possible à plus long terme. Cet arrêt du Gulf Stream s’est déjà produit dans le passé il y a 8200 ans à l’époque du Dryas Recent et il y a 12000 ans.

Il y a 8200 ans, la Terre sort d’une période glaciaire. Ainsi, les glaciers fondent l’eau remonte petit à petit. Or, il y avait dans l’actuelle baie d’Hudson un énorme réservoir d’eau douce qui avait creusé de véritables galeries qu’on appelle le lac Agassiz. Ainsi, une quantité importante d’eau de fonte en très peu de temps a engendré l’arrêt du Gulf Stream à cause d’une arrivée d’eau douce trop importante, qui empêchait le Gulf Stream d’être plus lourd et de plonger. On estime cette montée brusque des eaux à moins d’1,2m. La température a chuté de 15°C environ sur le Groënland, et de 5 à 10°C sur l’Europe occidentale.

Ce processus peut aussi affecter le régime pluviométrique de régions tropicales. Des travaux de chercheurs français (CNRS, université Aix-Marseille et Collège de France) en apportent la preuve, jeudi 22 février 2006, dans la revueNature. « Mais lorsqu’un refroidissement survient sur l’Atlantique nord, la zone, dans laquelle soufflent les alizés, se déplace vers le sud (on le rappelle, ce sont des vents se déplaçant d’Est en Ouest et circulant nomalement au niveau de l’équateur), explique Guillaume Leduc, doctorant au Centre d’étude et de recherche en géosciences de l’environnement et principal auteur de l’étude. Du coup, ces vents se heurtent à la cordillère des Andes et ne peuvent plus transférer autant d’eau vers le Pacifique. » L’analyse de sédiments prélevés à l’ouest de l’isthme de Panama montre en effet que, lorsque le froid s’installe sur le nord de l’Atlantique, la salinité augmente dans le Pacifique, signe d’uneréduction des pluies.

Autre conséquence : l’eau de pluie déversée à l’est de la cordillère des Andes revient, par ruissellement, à son point de départ, c’est-à-dire dans l’Atlantique. Du coup, la salinité de cet océan se réduit ; donc ses courants ralentissent plus encore et l’Europe du Nord se refroidit un peu plus, etc. Ce processus est en somme un cercle vicieux.

Des mesures satellitaires ont révélé l’existence d’un réseau de lacs sous la calotte antarctique, plus vaste et dynamique que prévu, qui pourrait jouer un rôle-clé dans le rythme et le volume des déversements de glace dans l’océan. Cette recherche montre pour la première fois que les eaux se trouvant sous les glaces de l’Antarctique sont stockées dans des réservoirs reliés entre eux dont elles peuvent sortir ou entrer rapidement, expliquent des glaciologues dont les travaux paraissent dans la revue Science, datée du 15 février 2006. Ces mouvements pourraient peut-être jouer un rôle majeur pour déterminer le rythme auquel les glaces antarctiques se détachent du continent, souligne Helen Fricker, glaciologue. « Nous ne nous rendions pas compte que l’eau sous les glaces antarctiques se déplaçait en d’aussi grands volumes et aussi rapidement», ajoute-t-elle. Depuis que le satellite de la Nasa a commencé ses mesures…

A suivre dans la partie 3… ICI

sources :

> http://flynetweb.free.fr/index.htm

> http://fr.wikipedia.org/wiki/courant-marin.

> http://fr.wikipedia.org/wiki/force-de-coriolis

> http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Climats/Dynam-atmos/courscoriolis

> http://www.ifremer.fr/aei2006/presentation/T1S3/aei2006_16_58.pdf

> http://www.mercator-ocean.fr/html/

> http://la.climatologie.free.fr/sommaire.htm

> http://laterredufutur.com/html

LIVRES :

> Petit atlas du climat, Laure Chémery

> Planète océane (pp 47-55)

Dictionnaires :

> Le Petit Larousse illustré, édition 2007

> Le Robert, édition 2007

> Encyclopédie Universalis, édition 2000

 

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