la circulation Thermohaline

Présentation

La circulation des courants de surface, poussé par le vent est assez intuitif. Par exemple, le vent produit facilement des ondulations à la surface d’un étang., Ainsi, l’océan profond — dépourvu de vent — a été supposé être parfaitement statique par les premiers océanographes. Cependant, l’instrumentation moderne montre que les vitesses actuelles dans les masses d’eau profondes peuvent être importantes (bien que beaucoup moins que les vitesses de surface).

dans l’océan profond, la force motrice prédominante est les différences de densité, causées par la salinité et les variations de température (l’augmentation de la salinité et l’abaissement de la température d’un fluide augmentent sa densité). Il y a souvent confusion sur les composants de la circulation qui sont entraînés par le vent et la densité., Notez que les courants océaniques dus aux marées sont également importants dans de nombreux endroits; plus importants dans les zones côtières relativement peu profondes, les courants de marée peuvent également être importants dans l’océan profond.

la densité de l’eau de mer n’est pas globalement homogène, mais varie de manière significative et discrète. Des limites bien définies existent entre les masses d’eau qui se forment à la surface et qui conservent par la suite leur propre identité dans l’océan. Ils se positionnent l’un au-dessus ou au-dessous de l’autre en fonction de leur densité, qui dépend à la fois de la température et de la salinité.,

l’eau de mer chaude se dilate et est donc moins dense que l’eau de mer plus froide. L’eau plus salée est plus dense que l’eau plus fraîche parce que les sels dissous remplissent les interstices entre les molécules d’eau, ce qui entraîne plus de masse par unité de volume. Des masses d’eau plus légères flottent sur des masses plus denses (tout comme un morceau de bois ou de glace flottera sur l’eau, voir flottabilité). Ceci est connu sous le nom de « stratification stable”. Lorsque des masses d’eau denses sont formées pour la première fois, elles ne sont pas stratifiées de manière stable. Afin de prendre leurs positions les plus stables, des masses d’eau de différentes densités doivent s’écouler, fournissant une force motrice pour les courants profonds.,

la circulation thermohaline est principalement déclenchée par la formation de masses d’eau profondes dans l’Atlantique Nord et L’océan Austral causées par les différences de température et de salinité de l’eau.

Les grandes quantités d’eau dense coulant aux bords des bassins océaniques polaires doivent être compensées par des quantités égales d’eau montant ailleurs. Notez que l’eau froide dans les zones polaires coule relativement rapidement sur une petite zone, tandis que l’eau chaude dans les zones tempérées et tropicales monte plus progressivement sur une zone beaucoup plus grande. Il retourne ensuite lentement poleward près de la surface pour répéter le cycle., La remontée diffuse continue des eaux profondes maintient l’existence de la thermocline permanente que l’on trouve partout aux basses et moyennes latitudes. Ce lent mouvement ascendant est estimé à environ 1 centimètre (0,5 pouce) par jour sur la majeure partie de l’océan. Si cette montée devait s’arrêter, le mouvement de chaleur vers le bas provoquerait la descente de la thermocline et réduirait sa pente.

formation de masses d’eau profondes

Les masses d’eau denses qui s’enfoncent dans les bassins profonds se forment dans des zones assez spécifiques de l’Atlantique Nord et de l’océan Austral., Dans l’Atlantique Nord, l’eau de mer à la surface de l’océan est intensément refroidi par le vent. Le vent se déplaçant sur l’eau produit également une grande évaporation, entraînant une diminution de la température, appelée refroidissement par évaporation. L’évaporation élimine uniquement les molécules d’eau, ce qui entraîne une augmentation de la salinité de l’eau de mer laissée derrière, et donc une augmentation de la densité de la masse d’eau., Dans la mer de Norvège, le refroidissement par évaporation est prédominant et la masse d’eau qui coule, L’eau profonde de l’Atlantique Nord (NADW), remplit le bassin et se déverse vers le sud à travers des crevasses dans les filons-couches sous-marins qui relient le Groenland, L’Islande et la Grande-Bretagne. Il coule ensuite très lentement dans les profondes plaines abyssales de l’Atlantique, toujours en direction du Sud. L’écoulement du bassin de l’océan Arctique vers le Pacifique est cependant bloqué par les bas-fonds étroits du détroit de Béring.,

dans l’océan Austral, de forts vents katabatiques soufflant du continent antarctique sur les plateaux de glace souffleront la glace de mer nouvellement formée, ouvrant des polynies le long de la côte. L’océan, qui n’est plus protégé par la glace de mer, subit un refroidissement brutal et fort. Pendant ce temps, la glace de mer commence à se reformer, de sorte que les eaux de surface deviennent également plus salées, donc très denses. En fait, la formation de glace de mer contribue à une augmentation de la salinité de l’eau de mer en surface; une saumure plus salée est laissée derrière elle lorsque la glace de mer se forme autour d’elle (l’eau pure étant préférentiellement gelée)., L’augmentation de la salinité abaisse le point de congélation de l’eau de mer, de sorte que la saumure liquide froide se forme dans des inclusions dans un nid d’abeilles de glace. La saumure fond progressivement la glace juste en dessous, finissant par s’égoutter de la matrice de glace et s’enfoncer. Ce processus est connu sous le nom de rejet de saumure.

l’eau de fond de l’Antarctique (AABW) qui en résulte coule et coule vers le nord et l’est, mais est si dense qu’elle coule en fait sous le NADW. L’AABW formé dans la mer de Weddell remplira principalement les bassins Atlantique et Indien, tandis que L’aabw formé dans la mer de Ross coulera vers l’océan Pacifique.,

Les masses d’eau denses formées par ces processus descendent au fond de l’océan, comme un ruisseau dans le fluide moins dense environnant, et remplissent les bassins des mers polaires. Tout comme les vallées fluviales dirigent les ruisseaux et les rivières sur les continents, la topographie du fond dirige les masses d’eau profondes et de fond.

notez que, contrairement à l’eau douce, l’eau de mer n’a pas une densité maximale à 4°C mais devient plus dense lorsqu’elle se refroidit jusqu’à son point de congélation d’environ -1,8°c.,

mouvement de la circulation thermohaline

La Formation et le mouvement des masses d’eau profondes dans l’Océan Atlantique Nord créent des masses d’eau coulantes qui remplissent le bassin et s’écoulent très lentement dans les plaines abyssales profondes de l’Atlantique. Ce refroidissement à haute latitude et le chauffage à basse latitude entraînent le mouvement de l’eau profonde dans un flux polaire vers le sud. L’eau profonde traverse le bassin de l’océan Antarctique autour de L’Afrique du Sud où elle est divisée en deux routes: l’une dans l’Océan Indien et l’autre au-delà de l’Australie dans le Pacifique.,

dans l’Océan Indien, une partie de l’eau froide et salée de l’Atlantique — tirée par le flux d’eau plus chaude et plus fraîche de l’océan supérieur du Pacifique tropical — provoque un échange vertical d’eau dense et coulante avec de l’eau plus légère au-dessus. Il est connu sous le nom de renversement. Dans l’océan Pacifique, le reste de l’eau froide et salée de l’Atlantique subit un forçage haline, et devient plus chaud et plus frais plus rapidement.,

L’écoulement sous-marin d’eau froide et salée rend le niveau de la mer de l’Atlantique légèrement plus bas que le Pacifique et la salinité ou halinité de l’eau de l’Atlantique plus élevée que le Pacifique. Cela génère un flux important mais lent d’eau plus chaude et plus fraîche de l’océan supérieur du Pacifique tropical à l’Océan Indien à travers l’archipel indonésien pour remplacer les eaux froides et salées du fond de l’Antarctique. Ceci est également connu sous le nom de « forçage haline » (gain net d’eau douce à haute latitude et évaporation à basse latitude)., Cette eau plus chaude et plus fraîche du Pacifique remonte à travers l’Atlantique sud jusqu’au Groenland, où elle se refroidit et subit un refroidissement par évaporation et s’enfonce dans le fond de l’océan, fournissant une circulation thermohaline continue.

Par conséquent, un nom récent et populaire pour la circulation thermohaline, soulignant la nature verticale et le caractère pôle à Pôle de ce type de circulation océanique, est la circulation de renversement méridional.,

estimation Quantitative

Les masses d’eau profonde qui participent au MOC ont des signatures de rapport chimique, de température et isotopique et peuvent être tracées, leur débit calculé et leur âge déterminé. Ceux-ci incluent des rapports 231Pa / 230th.,

Gulf Stream

Article principal: Gulf Stream

Le Gulf Stream, avec son extension nord vers L’Europe, la dérive de l’Atlantique Nord, est un puissant, chaud, et courant rapide de l’océan Atlantique qui prend sa source à la pointe de la Floride, et suit les côtes Est des États-Unis et de Terre-Neuve avant de traverser l’océan Atlantique., Le processus d’intensification de l’Ouest fait que le Gulf Stream est un courant accélérant vers le nord au large de la côte est de l’Amérique du Nord. À environ 40°0’N 30 ° 0’W / 40.000°n 30.000°W, il se divise en deux, le courant du nord traversant l’Europe du Nord et le courant du Sud recirculant au large de l’Afrique de l’Ouest. Le Gulf Stream influence le climat de la côte est de l’Amérique du Nord, de la Floride à Terre-Neuve, et de la côte ouest de l’Europe., Bien qu’il y ait eu des débats récents, il existe un consensus sur le fait que le climat de l’Europe occidentale et de l’Europe du nord est plus chaud qu’il ne le serait autrement en raison de la dérive de l’Atlantique Nord, l’une des branches de la queue du Gulf Stream. Il fait partie du Gyre de l’Atlantique Nord. Sa présence a conduit au développement de forts cyclones de tous types, à la fois dans l’atmosphère et dans l’océan. Le Gulf Stream est également une source potentielle importante de production d’énergie renouvelable.,

Upwelling

toutes ces masses d’eau denses qui s’enfoncent dans les bassins océaniques déplacent les masses d’eau profondes plus anciennes qui ont été rendues moins denses par le mélange des océans. Pour maintenir un équilibre, l’eau doit monter ailleurs. Cependant, parce que cette remontée thermohaline est si répandue et diffuse, ses vitesses sont très lentes même par rapport au mouvement des masses d’eau de fond. Il est donc difficile de mesurer où se produit l’upwelling en utilisant les vitesses de courant, étant donné tous les autres processus entraînés par le vent en cours dans l’océan de surface., Les eaux profondes ont leur propre signature chimique, formée à partir de la dégradation des particules qui y tombent au cours de leur long voyage en profondeur. Un certain nombre de scientifiques ont essayé d’utiliser ces traceurs pour déduire où se produit l’upwelling.

Wallace Broecker, utilisant des modèles box, a affirmé que la majeure partie des remontées profondes se produit dans le Pacifique Nord, en utilisant comme preuve les valeurs élevées de silicium trouvées dans ces eaux. D’autres enquêteurs n’ont pas trouvé de preuves aussi claires., Les modèles informatiques de la circulation océanique placent de plus en plus la majeure partie des remontées profondes dans l’océan Austral, associées aux vents forts dans les latitudes ouvertes entre L’Amérique du Sud et L’Antarctique. Bien que cette image soit cohérente avec la synthèse observationnelle globale de William Schmitz à Woods Hole et avec de faibles valeurs de diffusion observées, toutes les synthèses observationnelles ne sont pas d’accord., Des articles récents de Lynne Talley à la Scripps Institution of Oceanography et Bernadette Sloyan et Stephen Rintoul en Australie suggèrent qu’une quantité importante d’eau profonde dense doit être transformée en eau légère quelque part au nord de l’océan Austral.

effets sur le climat mondial

la circulation thermohaline joue un rôle important dans la fourniture de chaleur aux régions polaires, et donc dans la régulation de la quantité de glace de mer dans ces régions, bien que le transport de chaleur vers les pôles en dehors des tropiques soit considérablement plus important dans l’atmosphère que dans, On pense que les changements dans la circulation thermohaline ont des impacts importants sur le budget de rayonnement de la Terre. Dans la mesure où la circulation thermohaline régit la vitesse à laquelle les eaux profondes sont exposées à la surface, elle peut également jouer un rôle important dans la détermination de la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère., Bien qu’il soit souvent dit que la circulation thermohaline est la principale raison pour laquelle L’Europe occidentale est si tempérée, il a été suggéré que cela est en grande partie incorrect, et que L’Europe est chaude principalement parce qu’elle se trouve sous le vent d’un bassin océanique, et à cause de l’effet des vagues atmosphériques amenant l’air chaud Cependant, les hypothèses sous-jacentes de cette analyse particulière ont également été contestées.,

D’importants apports d’eau de fonte de faible densité provenant du lac Agassiz et de la déglaciation en Amérique du Nord auraient provoqué une perturbation de la formation des eaux profondes et un affaissement dans l’extrême Atlantique Nord et causé la période climatique en Europe connue sous le nom de Dryas Jeune.

en 2005, des chercheurs britanniques ont remarqué que le débit net du Gulf Stream du Nord avait diminué d’environ 30% depuis 1957. Par coïncidence, les scientifiques de Woods Hole avaient mesuré le rafraîchissement de l’Atlantique Nord à mesure que la Terre se réchauffait., Leurs résultats suggèrent que les précipitations augmentent dans les hautes latitudes nordiques et que la glace polaire fond en conséquence. En inondant les mers du nord de beaucoup d’eau douce supplémentaire, le réchauffement climatique pourrait, en théorie, détourner les eaux du Gulf Stream qui coulent généralement vers le Nord après L’Angleterre et la Norvège, et les amener à circuler vers l’Équateur. Si cela devait se produire, le climat de l’Europe en serait gravement affecté.

Autres Sources

• tapis roulant Océanique  »
• THOR projets du 7e pc http://www.eu-thor.eu enquête sur le thème « Thermohaline renversement – vous à risque?,” et la prévisibilité des changements du THC. THOR est financé par le 7ème Programme-cadre de la Commission européenne.
• carte Google de la géographie de la Circulation Thermohaline de nos océans