Pycnocline

Définition

Une pycnocline est une cline aquatique, une couche d'eau profonde mince dans laquelle se produit un changement soudain de densité associé à la profondeur. Dans les écosystèmes d'eau douce, tels que les lacs, ce changement de densité est essentiellement dû aux changements de température, tandis que dans les écosystèmes marins, tels que les océans, ce changement peut être provoqué à la fois par des changements de température et des changements dans la salinité de l'eau.

✅ Une pycnocline est un gradient de densité vertical; en océanographie, elle identifie une couche d'eau dont la densité change rapidement avec la profondeur. La zone où le gradient de densité varie considérablement dans une masse de eau est réalisée dans une petite épaisseur.

La pycnocline dans une stratification aquatique :

La pycnocline apparaît généralement dans la stratification de la colonne d'eau profonde de façon horizontale entre la zone trophogénique (couche supérieure, plus légère, faiblement salée et chaude) et la zone tropholytique (couche inférieure, plus lourde, plus riche en sel et froide).

Explications

La différence de densité impliquant une pycnocline peut être due à une température différente (thermocline) dans la stratification de la température, à une salinité différente (halocline) ou à des teneurs différentes en solides dissous (chimiocline) telles celles causées dans les lacs méromictiques.

L'étude des pycnoclines revêt une importance remarquable en océanographie, car une ou plusieurs pycnoclines séparent des masses d'eau aux caractéristiques très différentes et non miscibles l'une à l'autre. ces couches s'écoulent les unes sur les autres, donnant lieu à une circulation océanique profonde (circulation thermohaline) ayant une grande influence sur le climat mondial. Les masses d'eau situées au-dessus et au-dessous de la pycnocline sont très stables et nécessitent une grande quantité d'énergie pour les monter ou les descendre.

Au-dessous de la pycnocline, la densité différente empêche le mélange des eaux et la diffusion de la chaleur, de la salinité, de l'oxygène et des éléments nutritifs qui en résulte. Cette séparation a des effets biologiques importants sur la vie des animaux marins ou aquatiques. Cependant, avec le temps, un mélange vertical des eaux s'établit naturellement à la suite de phénomènes de turbulence, qui joue un rôle important dans le transport des nutriments.

⭐ Cette augmentation de la densité avec l'augmentation de la profondeur est généralement plus intense dans les régions de basse latitude, car dans les hautes latitudes, la densité varie peu avec la profondeur.

Le terme pycnocline est analogue aux termes halocline (gradient de salinité vertical intense) et thermocline (gradient de température vertical intense). Généralement, les trois caractéristiques se rencontrent aux mêmes profondeurs, généralement entre 300 et 1 000 m sous la surface de l'océan. La pycnocline est le résultat de la combinaison de la thermocline et de l'halocline, dans la mesure où la température et la salinité influencent la densité de l'eau de mer. La relation entre ces trois facteurs (température, salinité et densité) conditionne la répartition des masses d'eau dans l'océan.

✅ Le mouvement des masses d'eau dans la couche superficielle de l'océan (formé par la couche de mélange et la pycnocline permanente) est dominé par la force du vent grâce au pompage d'Ekman, son principal moteur. L'océan de surface est divisé verticalement en quatre couches : la couche d'Ekman, la couche de mélange, une pycnocline saisonnière et une pycnocline permanente. Dans la couche de mélange, la densité est supposée être homogène verticalement. Il est également supposé qu'il y a un écoulement de masses d'eau sous cette couche. Cet écoulement vertical peut correspondre à l'entrée (subduction) ou à la sortie (obduction) des masses d'eau de la pycnocline permanente.

Dans la pycnocline (saisonnière ou permanente), la stratification est indépendante du temps de déplacement des masses d'eau. L'interface entre la couche de fondu et la pycnocline saisonnière monte et descend chaque année. Ces mouvements se produisent à la base du calque de fusion. Seule une partie de l'eau quittant la couche de mélange pénètre finalement dans la pycnocline permanente. Ce mouvement s'appelle la subduction, étant commun dans les océans subtropicaux. Dans ce cas, les eaux de surface sont transférées dans la pycnocline permanente. Dans les régions subtropicales, le cycle saisonnier prévaut et le mouvement de l'eau entrant et sortant du pycnocline se produit alternativement. Dans les bassins océaniques subpolaires, seule une partie de l'eau de la couche de mélange donne naissance à la pycnocline permanente. Le flux massique d'eau sortant de la pycnocline est appelé obduction, à partir de laquelle l'eau de la pycnocline permanente est transférée à la couche de mélange ci-dessus. Ces processus peuvent se produire au même endroit à différents moments du cycle saisonnier.

Un cycle saisonnier du mouvement de la masse d'eau à la base de la couche de mélange est ce qui permet le développement de la pycnocline saisonnière (temporaire), qui sépare la couche de mélange et la pycnocline permanente. Le flux de pycnocline permanente est stable, ainsi l'entrée de la masse d'eau (provenant de la surface) dans cette couche se produit tout au long de l'année.

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