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La circulation océanique est le mouvement de toutes les eaux océaniques à l’échelle planétaire.
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Un courant marin est le déplacement, généralement régulier, d’une masse d’eau océanique.
Les principaux types de courants marins sont les courants de surface et les courants de profondeur. Ensemble, certains courants de surface et les courants de profondeur forment la circulation thermohaline : une grande boucle qui parcourt tous les océans de la Terre en continu.
Les courants de surface sont des courants marins qui entrainent les eaux océaniques jusqu’à environ |400\ \text{m}| de profondeur.
L’image suivante montre les principaux courants de surface.
Les courants de surface régulent les climats locaux en transportant les eaux de surface chaudes et froides en suivant des trajectoires assez régulières.
Le Gulf Stream et la dérive nord-atlantique ont tendance à réchauffer le climat de l’ouest de l’Europe. En effet, ces courants transportent les eaux de surface chaudes en provenance du golfe du Mexique et de la mer des Caraïbes vers des latitudes plus élevées. Plusieurs pays du nord-ouest de l’Europe comme la France, l’Irlande, l’Islande, le Royaume-Uni et la Norvège subissent un climat plus doux que le nord-est du Canada qui se trouve pourtant dans un intervalle de latitudes similaires.
Certains courants de surface ont tendance à former des grands tourbillons appelés gyres. L’image suivante montre les cinq principaux gyres.
Le Gulf Stream, la dérive nord-atlantique, le courant des Canaries et le courant nord-équatorial sont des courants de surface formant le gyre de l’Atlantique Nord.
Les courants de surface sont principalement influencés par les vents et la rotation de la Terre.
Les vents soufflant au-dessus de la surface des océans ont tendance à transmettre aux masses d’eau une partie de leur énergie mécanique. De cette façon, la couche d’eau la plus superficielle des océans est entrainée dans une direction similaire à celle des vents.
Cet effet perd en intensité en allant de plus en plus en profondeur. Il entraine le mouvement des premières couches d’eau jusqu’à environ |400\ \text{m}| sous la surface.
La rotation de la Terre sur elle-même a tendance à faire dévier la trajectoire des courants de surface. Ce phénomène se nomme l’effet de Coriolis et il est dû au mouvement des courants par rapport à la Terre qui est elle-même en mouvement.
Les images suivantes montrent que le mouvement en ligne droite d’un objet sur un disque au repos et sur un disque tournant.
Sur le disque au repos, l’objet fait un mouvement en ligne droite dans la portion jaune du disque.
Sur le disque tournant, l’objet fait le même mouvement en ligne droite, mais le point d’arrivée de l’objet est plutôt dans la portion orange du disque. Le parcours de l’objet sur le disque tournant est donc dévié.
Puisqu’ils sont soumis à l’effet de Coriolis, les courants de surface sont déviés. Les courants partant de l’équateur et se dirigeant vers les pôles sont déviés vers l’est. À l’inverse, les courants partant des pôles et se dirigeant vers l’équateur sont déviés vers l’ouest. Les courants alignés directement avec l’équateur ne sont généralement pas déviés.
Les vents dominants sont aussi soumis à l’effet de Coriolis. Leur déviation est similaire à celle des courants de surface.
Les courants de profondeur, aussi appelés courants de densité, sont des courants marins qui entrainent les eaux océaniques d’environ |400\ \text{m}| de profondeur et plus.
La variation de la masse volumique (ou densité) de l’eau des océans est responsable de la formation des courants de profondeur. Les principaux facteurs qui influencent la masse volumique sont la température et la salinité.
À partir de |4^\circ\text{C},| la masse volumique de l’eau diminue lorsque sa température augmente.
La température de l’eau varie selon la profondeur, les saisons et la latitude. Les masses d’eau ont donc tendance à être plus froides ou plus chaudes dans les situations suivantes.
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Eau froide |
Eau chaude |
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Grande profondeur |
Faible profondeur |
La masse volumique de l’eau augmente lorsque sa salinité augmente.
La quantité de précipitations, l’évaporation, la fonte des glaciers et des banquises ainsi que la formation de banquises influencent la salinité de l’eau. L’eau a tendance à être peu salée ou très salée dans les situations suivantes.
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Eau peu salée |
Eau très salée |
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Précipitations abondantes |
Précipitations faibles |
L’eau froide très salée a une masse volumique plus élevée que l’eau chaude peu salée.
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Les courants de profondeur débutent dans les eaux océaniques polaires. À ces endroits, l’intensité du rayonnement solaire est relativement faible. De plus, les masses d’air qui se trouvent au-dessus de l’eau sont très froides. Les eaux océaniques polaires ont tendance à transférer leur énergie thermique vers l’atmosphère, alors elles se refroidissent. Avec ces conditions, les eaux de surface gèlent et des banquises se forment.
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Pendant leur processus de formation, les banquises libèrent du sel dans l’eau, alors les eaux polaires déjà très froides deviennent aussi très salées.
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En combinant les effets de la diminution de température et l’augmentation de la salinité, la masse volumique de l’eau augmente et celle-ci plonge vers les profondeurs.
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L’eau très dense en provenance des pôles circule dans les profondeurs océaniques.
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Sur leur passage, les masses d’eau entrent en collision avec d’autres courants profonds ou avec des reliefs présents sur le fond océanique.
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Lorsqu’il y a une collision, les masses d’eau ont tendance à remonter vers la surface.
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L’eau se mélange avec les eaux de surface plus chaudes et moins salées.
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Elles sont ensuite entrainées à nouveau vers les pôles.
Ensemble, certains courants de surface et de profondeur forment la circulation thermohaline. Cette circulation participe à la distribution de la chaleur sur la Terre.
La circulation thermohaline, aussi appelée boucle de circulation thermohaline, est un courant essentiellement de profondeur qui parcourt tous les océans de la planète.
Le terme thermohaline réfère à la température (thermo-) et la salinité (-haline) de l’eau. Les images suivantes décrivent le parcours de la circulation thermohaline.
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Les eaux chaudes de surface en provenance du golfe du Mexique et de la mer des Caraïbes atteignent l’Atlantique Nord près des côtes de l’Islande.
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La diminution de la température et l’augmentation de la salinité rendent l’eau plus dense et la font plonger vers les grandes profondeurs océaniques.
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Toujours en restant dans les grandes profondeurs, l’eau se déplace vers le pôle Sud pour rejoindre les profondeurs de l’océan Austral.
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Ensuite, la circulation thermohaline se divise en deux boucles, l’une allant vers l’océan Indien et l’autre vers l’océan Pacifique. À ces endroits, l’eau va remonter vers la surface sans toutefois l’atteindre (jamais supérieur à |-800\ \text{m}|[1]). L’eau va tout de même se réchauffer un peu et devenir moins salée.
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Les boucles de l’océan Indien et de l’océan Pacifique se rejoignent et retournent vers leur point de départ.
Grâce à des simulations climatiques, les scientifiques s’entendent pour dire qu’il est probable que le réchauffement climatique perturbe indirectement la circulation thermohaline. En effet, le réchauffement global de la Terre provoque, entre autres, la fonte des glaciers et des banquises. Ce phénomène diminue la salinité. Puisque l’eau peu salée a une masse volumique plus faible que l’eau très salée, elle aurait moins tendance à s’enfoncer vers les profondeurs. Ultimement, ceci pourrait ralentir ou même arrêter la circulation thermohaline.
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Ramade, F. (2009) Éléments d’écologie : Écologie fondamentale (4e éd.). Dunod.