Circulation thermohaline

Définition

La circulation thermohaline est la circulation océanique à grande échelle par convection marine, elle est entraînée globalement par des gradients de densité créés par la chaleur de surface et les flux d'eau douce, les thermoclines. Contrairement aux courants et aux marées entraînés par le vent (qui sont dus à la gravité de la lune et du soleil), la circulation thermohaline est la partie de la circulation océanique qui est entraînée par les différences de densité.

Schématisation de la circulation thermohaline avec les grands courants marins :

Cette carte montre le schéma de la circulation thermohaline, aussi connue comme la "circulation méridionale de renversement". Cette collection de courants est responsable de l'échange à grande échelle des masses d'eau dans l'océan, y compris pour fournir de l'oxygène à l'océan profond. Le schéma de circulation complète prend ~2000 ans.

Explications

L'adjectif thermohalin vient de thermo- faisant référence à la température et -haline par rapport à la teneur en sel, aux salinités, c'est-à-dire se référant à des facteurs qui déterminent ensemble la densité de l'eau de mer.

Processus

La densité de l'eau de mer dépend de la température et de la salinité, d'où le nom thermo-haline. Les différences de salinité et de température proviennent du chauffage / refroidissement à la surface de la mer et des flux d'eau douce de surface (l'évaporation et la formation de glace de mer augmentent la salinité; les précipitations, le ruissellement et la fonte des glaces diminuent la salinité). Les sources de chaleur au fond de l'océan jouent un rôle mineur.

Les vents et courants de surface, en particulier le Gulf Stream, sont un véritable moteur vers les pôles en partant du milieu équatorial de l'océan Atlantique. Le refroidissement se fait en cours de route, et finalement sombre à hautes latitudes pour former les eaux profondes de l'Atlantique-Nord.

Cette eau dense s'écoule ensuite dans les bassins océaniques. Alors que la majeure partie de celui-ci remonte en océan Austral, les eaux les plus anciennes (avec un temps de l'ordre de 1 600 années de transit) refont surface dans l'océan Pacifique Nord. Le mélange étendu a donc lieu entre les bassins océaniques, réduisant les différences entre eux et rendant les océans de la Terre sous un système global, l'océan Mondial.

Sur leur trajet, les masses d'eau transportent à la fois l'énergie (sous forme de chaleur) et la matière (solides, sédiments, substances et gaz dissous) dans le monde entier. En tant que tel, l'état de la circulation a un impact important sur le climat de la Terre.

Composition de la circulation thermohaline

Contrairement aux courants éoliens, la circulation thermohaline ne se limite pas aux eaux de surface mais peut être considéré comme un grand renversement de l'océan mondial, de haut en bas. La circulation thermohaline se compose de :

• Formation en eau profonde : le naufrage des masses d'eau, étroitement associé (mais à ne pas confondre avec) la convection, qui est un processus de mélange vertical. La formation en eau profonde a lieu dans quelques zones localisées : le la mer du Groenland de Norvège, la mer du Labrador, la mer Méditerranée, la mer de Wedell, la mer de Ross.
• propagation des eaux profondes (par exemple les eaux profondes de l'Atlantique Nord -NADW- et eaux de fond de l'Antarctique -AABW-), principalement sous forme de courants profonds à la frontière ouest (DWBC).
• upwelling des eaux profondes : ce n'est pas aussi localisé et difficile à observer. On pense qu'il se déroule principalement dans la région du courant circumpolaire antarctique, probablement aidé par le vent (divergence d'Ekman).
• Courants proches de la surface : ils sont nécessaires pour fermer l'écoulement. Dans l'Atlantique, les courants de surface compensant le flux sortant du NADW vont du courant de Benguela au large de l'Afrique du Sud via le Gulf Stream et le courant de l'Atlantique nord dans les mers nordiques au large de la Scandinavie. Il faut noter que le Gulf Stream est principalement un courant entraîné par le vent, dans le cadre de la circulation subtropicale du gyre. La circulation thermohaline ne contribue qu'environ 20 % au débit du Gulf Stream.

Une ceinture convoyeuse de l'océan mondial

La circulation thermohaline est parfois appelée la ceinture convoyeuse de l'océan mondial, le grand transporteur de l'océan ou la bande transporteuse mondiale. A l'occasion, il est utilisé pour se référer au méridien de circulation thermohaline. Ce méridien est, cependant, plus précis et mieux défini, car il est difficile de séparer la partie de la circulation qui est en fait tirée par la température et la salinité seules contrairement à d'autres facteurs tels que le vent et les forces de marée. La température et les gradients de salinité peuvent également conduire à une circulation qui n'ajoute pas le méridien de circulation thermohaline lui-même.

Génération de la circulation thermohaline

La circulation thermohaline est générée par la différence de densité de l'eau de mer. La différence de densité est principalement causée par la température (chaleur) et la teneur en sel (salinité); la densité diminue à mesure que la température augmente, augmentant également avec la salinité, bien que la température augmente également l'évaporation et donc augmente également la salinité.

Cette situation ainsi que la rotation de la terre, entre autres facteurs, créent les courants marins et les courants de marée qui agissent comme des régulateurs thermiques dans le monde entier et influencent le climat, transportant la chaleur des tropiques vers le nord et les eaux plus froides du nord vers le continent de l'Antarctique et le Océans Pacifique et Indien à travers les profondeurs.

C'est le refroidissement qui motive la circulation haline. Dans les régions froides, les densités d'eau de surface les plus élevées sont atteintes, ce qui provoque un mélange convectif et un enfoncement des eaux profondes, ce qui entraîne la circulation. La réalité est plus complexe. Les gradients de pression en profondeur, résultant des gradients de densité dans les eaux sus-jacentes, sont la force motrice des équations de mouvement.

En rapport avec "circulation thermohaline"

• courant marin

  

  Un courant marin est le mouvement continu, prévisible et directionnel de l'eau de mer entraîné par la gravité, le vent (effet Coriolis) et la densité de l'eau.

• amphihalin

  

  Un organisme amphihalin est une espèce aquatique migratrice euryhaline qui, à des moments bien déterminés de son cycle de vie, passe de l'eau salée du milieu...

• euryhalin

  

  Un organisme euryhalin qualifie une espèce aquatique capable de supporter de grandes variations de salinité de l'eau environnante, typiquement comme dans...

• sténohalin

  

  Un organisme sténohalin est incapable de supporter de grandes variations ou fluctuations de salinité, et ne tolère que de faibles variations...