La circulation océanique

La circulation océanique joue un rôle clé dans la régulation du climat, en assurant le stockage et le transport de chaleur, de carbone, de nutriments et d’eau douce à travers le monde. Des mécanismes complexes et variés expliquent cette circulation et définissent ses propriétés à court et long terme.

La circulation océanique peut être conceptuellement divisée en deux composantes : une circulation rapide de surface, engendrée par les vents, et une circulation large et plus lente, gouvernée en majeure partie par la densité de l’eau.

En soufflant au-dessus de l’océan, les vents exercent une force de friction à sa surface, forçant ainsi l’apparition de courants marins superficiels. Sous l’effet de la rotation de la Terre, ces courants se dirigent perpendiculairement à la direction du vent, vers la droite dans l’hémisphère nord et vers la gauche dans l’hémisphère sud. Lorsque de tels courants se rencontrent, des zones de convergence ou de divergence d’eaux apparaissent, engendrant des phénomènes d’upwelling (les eaux profondes remontent à la surface) ou de downwelling (les eaux de surface s’enfoncent dans les profondeurs). Cette circulation engendrée par les vents est de loin la plus dynamique et la plus énergétique. C’est aussi celle qui contrôle la majeure partie des phénomènes de petite échelle.

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À l’inverse, les variations dans la densité de l’eau contrôlent la circulation océanique à des échelles de temps et d’espace bien plus grandes. Cette dernière est donc gouvernée principalement par la température et la salinité de l’eau, mais pas uniquement : le mélange turbulent y exerce aussi un rôle majeur. Elle agit sur l’ensemble de l’océan et a donc une influence considérable sur les zones abyssales où la circulation engendrée par le vent n’a pas accès. Cependant, cette circulation est lente et génère des courants faibles, ce qui la rend bien plus difficile à observer. On estime par exemple qu’il faut 1 000 ans à une particule d’eau pour clôturer la circulation globale de retournement.

Une telle circulation est donc relativement stable sur de longues périodes de temps. En certains points très précis, essentiellement dans l’Atlantique nord et l’Antarctique, l’eau de surface se densifie et plonge vers les fonds marins. Sa densification est en lien avec un refroidissement des eaux de surface et une augmentation de sa salinité par la formation de glace qui soustrait de l’eau douce. Les eaux se déplacent alors en surface pour compenser celles qui ont plongé. La manière dont ces eaux remontent des profondeurs vers la surface (les phénomènes d’upwelling) est encore peu comprise. En plus de l’importance des zones de divergence créées par les vents dans ces remontées d’eaux, la présence de turbulence au niveau de sols marins ayant une forte topographie peut également engendrer des phénomènes de convection qui ramènent les flux vers la surface.

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Comme nous l’avons vu, la circulation océanique lente est très sensible au flux global d’eau douce, défini comme la différence entre [évaporation + formation de glace de mer] qui augmente la salinité et [précipitation + écoulement + fonte des glaces] qui réduit la salinité. Le réchauffement climatique va indéniablement conduire à un apport supplémentaire d’eau douce dans l’océan aux hautes latitudes à cause de la fonte des calottes polaires. Cet apport d’eau douce, en réduisant la densité des eaux de surface au niveau des pôles, pourrait limiter les phénomènes de downwelling, ralentissant ainsi la circulation globale en empêchant la formation d’eaux profondes.

Un tel processus pourrait avoir des conséquences considérables pour nos sociétés car il impliquerait une diminution de l’assimilation de carbone et de chaleur par l’océan, et donc une augmentation de ces valeurs dans l’atmosphère. Cela pourrait accélérer le rythme du réchauffement actuel et ses impacts socio-économiques.

Cependant, il est important de noter que les interactions entre la circulation océanique et le climat sont encore peu comprises, ce qui justifie le besoin de plus d’observations, d’une compréhension accrue des processus, et de modèles numériques fiables de la circulation océanique. De telles avancées pourraient améliorer considérablement les projections climatiques globales effectuées par le GIEC.

 


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