Sciences de la Terre
Figure 14.7 : Les vagues océaniques transfèrent de l’énergie dans l’eau sur de grandes distances.
Objectifs de la leçon
- Décrire comment se forment les courants de surface et comment ils affectent le climat mondial.
- Décrire les causes des courants profonds.
- Relier les zones d’upwelling à leur impact sur la chaîne alimentaire.
Courants de surface
Le vent qui souffle sur l’eau de l’océan crée des vagues. Il crée également des courants de surface, qui sont des courants d’eau horizontaux pouvant s’écouler sur des milliers de kilomètres et atteindre des centaines de mètres de profondeur. Les courants de surface sont un facteur important dans l’océan car ils jouent un rôle majeur dans la détermination du climat autour du globe.
Causes des courants de surface
Les courants à la surface sont déterminés par trois facteurs principaux : les grandes configurations globales des vents, la rotation de la Terre et la forme des bassins océaniques.
Lorsque vous soufflez sur une tasse de chocolat chaud, vous créez de minuscules ondulations à sa surface qui continuent à se déplacer après que vous ayez cessé de souffler. Les ondulations dans la tasse sont de minuscules vagues, tout comme les vagues que le vent forme à la surface de l’océan. Le mouvement du chocolat chaud dans toute la tasse forme un flux ou un courant, tout comme l’eau océanique se déplace lorsque le vent souffle dessus.
Mais qu’est-ce qui fait que le vent commence à souffler ? Lorsque le soleil chauffe l’air, celui-ci se dilate, ce qui signifie que la densité de l’air diminue et qu’il devient plus léger. Comme un ballon, l’air chaud et léger flotte vers le haut, laissant un léger vide en dessous, qui attire l’air plus frais et plus dense des côtés. L’air plus frais qui arrive dans l’espace laissé par l’air chaud est le vent.
Parce que l’équateur de la Terre est réchauffé par les rayons les plus directs du Soleil, l’air à l’équateur est plus chaud que l’air plus au nord ou au sud. Cet air plus chaud s’élève à l’équateur et, à mesure que l’air plus froid se déplace pour prendre sa place, les vents commencent à souffler et à pousser l’océan en vagues et en courants.
Le vent n’est pas le seul facteur qui affecte les courants océaniques. L' » effet Coriolis » décrit comment la rotation de la Terre oriente les vents et les courants de surface (figure 14.14). La Terre est une sphère qui tourne sur son axe dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, vue du pôle Nord. Plus vous vous éloignez de l’équateur vers l’un des pôles, plus la distance autour de la Terre est courte. Cela signifie que les objets situés sur l’équateur se déplacent plus rapidement que les objets plus éloignés de l’équateur. Pendant que le vent ou un courant océanique se déplace, la Terre tourne en dessous. Par conséquent, un objet se déplaçant vers le nord ou le sud le long de la Terre semblera se déplacer dans une courbe, au lieu d’une ligne droite. Le vent ou l’eau qui se déplace de l’équateur vers les pôles est dévié vers l’est, tandis que le vent ou l’eau qui se déplace des pôles vers l’équateur est courbé vers l’ouest. L’effet de Coriolis fait dévier la direction des courants de surface.
Le troisième grand facteur qui détermine la direction des courants de surface est la forme des bassins océaniques (figure 14.15). Lorsqu’un courant de surface entre en collision avec la terre, il modifie la direction des courants. Imaginez que vous poussez l’eau d’une baignoire vers l’extrémité de celle-ci. Lorsque l’eau atteint le bord, elle doit changer de direction.
Figure 14.15 : cette carte montre les principaux courants de surface en mer. Les courants sont créés par le vent, et leurs directions sont déterminées par l’effet de Coriolis et la forme des bassins océaniques.
Effet sur le climat mondial
Les courants de surface jouent un grand rôle dans la détermination du climat. Ces courants amènent l’eau chaude de l’équateur vers les parties plus froides de l’océan ; ils transfèrent l’énergie thermique. Prenons l’exemple du Gulf Stream ; vous pouvez trouver le Gulf Stream dans l’océan Atlantique Nord sur la figure 14.15. Le Gulf Stream est un courant océanique qui transporte de l’eau chaude de l’équateur vers l’Europe en passant par la côte est de l’Amérique du Nord et en traversant l’Atlantique. Le volume d’eau qu’il transporte est plus de 25 fois supérieur à celui de tous les fleuves du monde réunis, et l’énergie qu’il transfère est plus de 100 fois supérieure à la demande énergétique mondiale. Il a une largeur d’environ 160 kilomètres et une profondeur d’environ un kilomètre. Les eaux chaudes du Gulf Stream confèrent à l’Europe un climat beaucoup plus chaud que celui d’autres endroits situés à la même latitude. Si le Gulf Stream était gravement perturbé, les températures plongeraient en Europe.
Courants profonds
Les courants de surface se produisent près de la surface de l’océan et affectent principalement la zone photique. Dans les profondeurs de l’océan, il existe des courants tout aussi importants que l’on appelle des courants profonds. Ces courants ne sont pas créés par le vent, mais plutôt par les différences de densité des masses d’eau. La densité est la quantité de masse dans un volume donné. Par exemple, si vous prenez deux bouteilles pleines d’un litre de liquide, l’une pèsera plus, c’est-à-dire qu’elle aura une masse plus importante que l’autre. Comme les bouteilles sont toutes deux de volume égal, le liquide contenu dans la bouteille la plus lourde est plus dense. Si vous mettez les deux liquides ensemble, celui qui a la plus grande densité coulerait et celui qui a la plus faible densité monterait.
Deux facteurs principaux déterminent la densité de l’eau des océans : la salinité (la quantité de sel dissous dans l’eau) et la température (figure 14.16). Plus il y a de sel dissous dans l’eau, plus sa densité sera élevée. La température affecte également la densité : plus la température est froide, plus la densité est élevée. Cela s’explique par le fait que la température affecte le volume mais pas la masse. L’eau plus froide occupe moins d’espace que l’eau plus chaude (sauf lorsqu’elle gèle). L’eau froide a donc une plus grande densité que l’eau chaude.
Figure 14.16 : Les courants thermohalins sont créés par les différences de densité dues à la température (thermo) et à la salinité (haline). Les flèches bleues sont des courants profonds et les rouges des courants de surface.
Figure 14.17 : Les courants de surface et les courants profonds forment ensemble des courants de convection qui font circuler l’eau d’un endroit à un autre et inversement. Une particule d’eau dans le cycle de convection peut mettre 1600 ans pour accomplir le cycle.
Les masses d’eau plus denses s’enfoncent vers le fond de l’océan. Tout comme la convection dans l’air, lorsque l’eau plus dense s’enfonce, son espace est rempli par de l’eau moins dense qui s’y installe. Cela crée des courants de convection qui déplacent d’énormes quantités d’eau dans les profondeurs de l’océan. Pourquoi la température de l’eau est-elle plus froide à certains endroits ? L’eau se refroidit lorsqu’elle se déplace de l’équateur vers les pôles via les courants de surface. L’eau plus froide étant plus dense, elle commence à couler. Par conséquent, les courants de surface et les courants profonds sont liés. Le vent fait que les courants de surface transportent l’eau autour des océans, tandis que les différences de densité font que les courants profonds ramènent cette eau autour du globe (figure 14.17).
Upwelling
Comme vous l’avez vu, l’eau qui a une plus grande densité coule généralement au fond. Cependant, dans les bonnes conditions, ce processus peut s’inverser. L’eau plus dense des profondeurs de l’océan peut remonter à la surface dans une remontée d’eau (figure 14.18). En général, une remontée d’eau se produit le long de la côte lorsque le vent souffle fortement l’eau loin de la côte. Au fur et à mesure que l’eau de surface s’éloigne du rivage, de l’eau plus froide provenant des profondeurs remonte pour prendre sa place. Il s’agit d’un processus important dans des endroits comme la Californie, l’Amérique du Sud, l’Afrique du Sud et la mer d’Oman, car les nutriments remontés des profondeurs de l’océan favorisent la croissance du plancton qui, à son tour, soutient les autres membres de l’écosystème. L’upwelling a également lieu le long de l’équateur entre les courants équatoriaux nord et sud.
Figure 14.18 : Une 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.
Résumé de la leçon
- Les vagues océaniques sont de l’énergie qui se déplace dans l’eau.
- La partie la plus haute d’une vague est la crête et la plus basse est le creux.
- La distance horizontale entre deux crêtes de vague est la longueur de la vague.
- La plupart des vagues dans l’océan sont des vagues générées par le vent.
- Les courants de surface océaniques sont produits par les grands schémas généraux de la circulation atmosphérique, l’effet de Coriolis et la forme de chaque bassin océanique.
- La circulation océanique de surface amène les eaux équatoriales chaudes vers les pôles et les eaux polaires plus froides vers l’équateur.
- La circulation océanique profonde est une circulation induite par la densité, produite par les différences de salinité et de température des masses d’eau.
- Les zones d’upwelling sont des zones biologiquement importantes qui se forment lorsque les eaux de surface de l’océan sont éloignées d’un rivage, faisant remonter à la surface des eaux froides et riches en nutriments.
Questions de révision
- Quels facteurs du vent déterminent la taille d’une vague ?
- Définissez la crête et le creux d’une vague.
- Quelle est la cause la plus importante des courants de surface dans l’océan ?
- Comment les courants de surface des océans affectent-ils le climat ?
- Qu’est-ce que l’effet de Coriolis ?
- Certains scientifiques ont émis l’hypothèse que si suffisamment de glace au Groenland fondait, le Gulf Stream pourrait s’arrêter. Sans le Gulf Stream pour amener l’eau chaude vers le nord, l’Europe deviendrait beaucoup plus froide. Expliquez pourquoi la fonte des glaces au Groenland pourrait affecter le Gulf Stream.
- Quel processus peut faire monter l’eau plus dense vers le haut ?
- Pourquoi les zones d’upwelling sont-elles importantes pour la vie marine ?
Vocabulaire
amplitude La hauteur verticale d’une vague, mesurée du creux à la crête. Effet de Coriolis Déviation apparente d’un objet en mouvement, comme l’eau ou l’air, causée par la rotation de la Terre. crête Point le plus haut d’une vague. courant profond Courant situé en profondeur dans l’océan, qui se déplace en raison des différences de densité (causées par les différences de température et de salinité de l’eau). courant de retour Fort courant de surface d’eau qui retourne à l’océan depuis le rivage. courant de surface Mouvement horizontal de l’eau de l’océan, causé par les vents de surface. creux Point le plus bas d’une vague. tsunami Vague sismique générée par le mouvement vertical du plancher océanique lors d’un tremblement de terre, d’une éruption volcanique sous-marine, d’un glissement de terrain ou de l’impact d’une météorite. upwelling Eau froide et riche en nutriments qui remonte des profondeurs océaniques, généralement près des continents, lorsque le vent chasse la surface sus-jacente ou le long de l’équateur. vague Changement de forme de l’eau causé par l’énergie qui se déplace dans l’eau. longueur d’onde Distance horizontale entre deux creux ou deux crêtes d’une vague.