Le tapis roulant océanique

Publié le: 15.Jul.2005

Alcyon en Norvège © Participe Futur

Depuis quelques temps déjà, l'équipage du voilier Alcyon est arrivé au large de la Norvège, où il a ressenti les effets du Gulf Stream, ce grand courant océanique. On sait qu'il y a des courants dans les océans, mais on imagine pas que c'est un mécanisme très efficace, un réseau fantastique qui transporte oxygène, nutriments et qui régule les températures et le climat à travers toute la planète.

Cet article vous propose de découvrir comment tout cela fonctionne.

Comment l'air est-il transporté jusqu'au fond de la mer ?

La grande majorité des animaux marins ont besoin d'oxygène pour respirer, comme vous et moi. Sauf qu'il y a 30 fois moins d'oxygène dans l'eau que dans l'air. Les poissons ont donc un système de respiration beaucoup plus performant que le nôtre pour extraire les rares molécules d'oxygènes de l'eau : les branchies.

Or, tout le monde le sait, il y a des poissons qui vivent à des grandes profondeurs. Cela veut donc dire qu'il y a de l'oxygène, même au fond des océans.

L'océan « respire » par sa surface

L'oxygène vient de la surface, où les vagues et les marées incorporent l'oxygène dans l'eau en la brassant. Mais les vagues et les marées n'ont un effet que sur une faible profondeur (jusqu'à 150-200 m au maximum), alors que les océans sont profonds de 3,7 kilomètres en moyenne et de 11000 mètres au maximum!

Si on imagine l'océan comme une baignoire, on se retrouve alors avec 2 couches d'eau: une minuscule pellicule en surface qui est bien oxygénée, et tout le reste de l'eau de la baignoire privée d'oxygène. Mais alors, comment l'oxygène arrive-t-il jusqu'au fond ?

Le grand circuit : les courants océaniques

http://www.educapoles.org/pics/others/oceanic_currents_200x120.jpgLes océans sont en fait parcourus par de véritables réseaux de circulation avec des autoroutes, des routes nationales et des petites routes de campagne : les autoroutes sont les grands courants océaniques qui parcourent le monde entier à des vitesses qui varient entre 4 m/h et plus de 8 km/h. Les routes nationales et les routes de campagnes sont les courants régionaux, particuliers à chaque côte, à chaque crique.

Ces grands courant océaniques ne circulent pas uniquement à l'horizontale : à certains endroits précis, il y a également une circulation verticale (des courants qui montent ou qui descendent).

Deux "règles de circulation"

Pour comprendre comment toute cette circulation se passe, il y a deux règles principales à connaître :

l'eau froide est plus dense que l'eau chaude. Si on met de l'eau chaude et de l'eau froide dans un verre d'eau, l'eau froide va immédiatement couler au fond du verre, car elle est plus "lourde" que l'eau chaude (petite expérience simple décrite à la fin de l'article)
l'eau salée est plus dense que l'eau douce (comme le montre une autre petite expérience également décrite à la fin de l'article).

L'eau de mer (ou des océans) est salée. Mais il y a des endroits où elle est plus salée qu'à d'autres. En fait il y a, dans les océans, des masses d'eau qui ont des caractéristiques différentes : plus chaudes ou plus froides (en fonction du climat de l'endroit), et plus salées ou moins salées... Ce sont les combinaisons entre ces différentes caractéristiques qui décident si ces eaux restent en surface ou vont en profondeur.

Montez sur le « tapis roulant » !

Le circuit des grands courants océaniques est parfois appelé le "tapis roulant" océanique. Nous allons monter en marche et faire un tour complet, pour comprendre comment ce circuit fonctionne. L'illustration générale des courants est remise à côté de chaque paragraphe, de manière à pouvoir situer chaque étape du voyage ! (Les courants sont décrits ici d'un manière simplifiée, car la circulation océanique est, en réalité, beaucoup plus complexe)

Comment se forme le Gulf Stream ?

http://www.educapoles.org/pics/others/temperature_ratures_gulf_stream_200x150.gifNous partons d'un endroit agréablement chaud : les Caraïbes. Les eaux y sont chaudes et très salées car il y fait très chaud et il n'y pleut pas beaucoup. Du coup, une grande quantité d'eau s'évapore et le sel se concentre de plus en plus dans l'eau qui reste.

Poussées par les vents, ces masses d'eaux chaudes et salées deviennent un courant qui part en direction de l'Atlantique Nord : le Gulf Stream. C'est un courant de surface, bien que ce soit de l'eau très salée, car l'eau chaude est moins « lourde » que les eaux froides qui l'entourent.

Le Gulf Stream avance à une vitesse de 3 à 8 km/heure. Il réchauffe, en passant, le climat de l'Angleterre et de tous les pays de la côte ouest de l'Europe : grâce à lui nous avons des hivers plus cléments que les régions du Canada: Québec, qui est à la même latitude que Nantes, a de la neige 4 mois par année! Sur l'image ci-contre, on voit clairement l'effet du Gulf Stream, illustré par la différence de températures des eaux sur les côtes européennes et sur les côtes canadiennes.

Arrivées dans l'Atlantique Nord, les eaux chaudes du Gulf Stream commencent à se refroidir. Et pour une même température, ses eaux sont plus salées que les eaux environnantes (et donc plus denses)... elles vont donc couler à pic !

De l'eau qui coule à pic !

C'est au large de la Norvège (plus précisément dans les mer de Norvège, du Labrador et du Groenland) que ces eaux sombrent et deviennent un courant profond, appelé North Atlantic Deep Water. Ce phénomène est un des moteur de la circulation océanique actuelle. C'est également le seul endroit au monde où les conditions sont réunies pour que ce phénomène se réalise.

En Antarctique, un phénomène différent permet également que des eaux de surface passent en profondeur, mais il est moins important que celui de l'Atlantique nord : il ne fait "couler" que 10 millions de m3 d'eau par seconde (contre 20 à 30 millions en Atlantique Nord).

C'est donc à l'endroit où Alcyon se trouve actuellement que se crée une partie des courants profonds qui permettent de "brasser les océans", et de transporter de l'oxygène vers le fond.

Cet endroit est un endroit clé pour la circulation océanique telle que nous la connaissons aujourd'hui. Et certains scientifiques craignent que le réchauffement climatique ne déstabilise l'équilibre fragile de cette zone. S'il devait y avoir une modification de la circulation océanique à cet endroit, cela modifierait de manière importante le climat de toute l'Europe !

Le courant circum polaire, le plus puissant du monde

Le courant froid et profond créé au large de la Norvège repart vers le Sud, à travers tout l'Atlantique, en direction de l'Antarctique où il va alimenter le courant circum polaire.

Le courant circum polaire fait tout le tour de la terre et est le plus puissant du globe ! C'est celui que le père du petit poisson "Nemo", héro du dessin animé de Walt Disney, emprunte en compagnie d'une tortue verte à l'accent australien : un courant profond qui fait le tour de l'Antarctique et qui draine 180 millions de mètres cube d'eau par seconde de l'ouest vers l'est ! (débit du delta du Rhône : "seulement" 2300 mètres cubes par secondes)

Le courant circum polaire distribue des eaux fraîches dans tous les océans du monde, y compris l'Atlantique et les Caraïbes.

Des zones riches en poissons... et en pêcheurs !

En certains endroits, des petits effluents de ces courants froids et profonds, guidés par la topographie locale, remontent le long des côtes et se retrouvent à la surface. Il y a une quantité incroyable de poissons qui vivent à ces endroits, car ces courants froids ramènent en surface des nutriments "ramassés" dans les profondeurs des océans. Ces zones, bien connues des pêcheurs, sont appelées des "zones d'upwelling".

Ces eaux froides, remontées à des faibles profondeurs dans les régions chaudes du globe, se réchauffent et deviennent de plus en plus salées... La boucle est bouclée !

Deux expériences faciles à réaliser :

Pour montrer comment des eaux froides coulent au fond et entraînent tout une circulation

http://www.educapoles.org/pics/others/eperiment_cold_200x159.jpgL'expérience complète est expliquée sur le site Internet de l'Ecole Normale Supérieur de Lyon (petite astuce pour faciliter l'expérience : un sirop peut servir de colorant).

Pour montrer que les eaux salées sont plus denses que de l'eau douce

Prendre 2 verres transparents. Verser dans chacun d'eux 1 décilitre d'eau.
Dans l'un, verser quelques gouttes de sirop grenadine (pour colorer l'eau). Bien mélanger.
Dans le second, mettre 5 petites cuillères de sel et bien mélanger.
Verser très doucement l'eau colorée dans le verre d'eau salée.

ATTENTION : Pour éviter de faire des remous, tenir les deux verres quasiment à l'horizontale.
Si on n'a pas trop créé de remous, les deux eaux ne se mélangent pas. L'eau salée (blanche) reste au fond car elle est plus dense que l'eau douce (rouge).