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Océans

Les océans

Sur Terre, il n'existe qu'une seule étendue d'eau salée ininterrompue, encerclant les continents et les archipels, qu'on appelle « l'océan mondial », « l'océan planétaire » ou encore plus simplement « l'Océan ». L'Océan a été subdivisé à l'origine en trois grands ensembles (Atlantique, Indien et Pacifique), en utilisant les limites des continents, mais aussi les caractéristiques structurelles des océans, leur composition et leur circulation d'eau.

Les océans représentent :

360 millions de km2, soit 71 % de la surface du globe
97 % de l'eau disponible sur terre (l'eau terrestre n'en représente que 3 %, et la vapeur d'eau dans l'atmosphère, un pourcentage infime). Au total : 1320 millions de km3 d'eau de mer + 24 millions de km3 de glace
une profondeur moyenne de 3800 mètres (contre 850 mètres pour les terres émergées), avec pour maximum un peu plus de 11000 m (fosse des Mariannes dans le NO Pacifique)
une couche très mince (1 / 1700 ème) ramenée au rayon de la terre
300 fois la masse de l'atmosphère, et 1200 fois sa capacité de stockage de chaleur

La fonte de la banquise (eau de mer) n'a aucune incidence sur le niveau de la mer. En revanche, la fonte de la totalité des calottes glaciaires entraînerait une élévation du niveau marin de quelques 70 mètres

Pour le grand public, on parle généralement des « cinq océans » suivants, par superficie décroissante :

l'océan Pacifique (179 700 000 km², 49,7% des océans) est le plus grand et le plus profond des océans puisqu'il recouvre un tiers de la surface de la planète. Le volcanisme aérien ou sous-marin y est important dans sa partie centrale et occidentale. Il est très ouvert au sud vers l'océan atlantique et quasiment fermé au nord par le détroit de Béring.

l'océan Atlantique (106 400 000 km², 29,5%) est le deuxième océan par sa superficie. Il s'étend du nord au sud sur une largeur de 5 000 km de moyenne et présente peu de volcanisme. Le fond de cet océan est jeune et il reçoit une grande quantité d'eau douce avec les nombreux fleuves qui s'y jettent comme l'Amazone, le Congo, le Saint-Laurent, etc.

l'océan Indien (73 556 000 km², 20,4%) est situé au sud de l'Asie entre l'Afrique et l'Australie. Il n'est quasiment présent que dans l'hémisphère sud.

l'océan Antarctique ou océan Austral (20 327 000 km², 5,6%) entoure le continent antarctique et ses limites sont moins nettes que les autres océans.

l'océan Arctique (14 090 000 km², 3,9%) est centré sur le pôle Nord et est de petite taille et peu profond. Il est entouré de nombreuses terres et recouvert d'une épaisse couche de glace.

Chaque océan est à son tour découpé en mers, golfes, baies, détroits, etc. Le Pacifique et l'Atlantique sont aussi divisés en portions Nord et Sud, au niveau de l'équateur. Il existe également des étendues d'eau salée qui ne font pas partie de l'Océan, comme la mer Caspienne, la mer d'Aral ou le Grand Lac Salé. Mais bien que certains soient nommés « mer », il s'agit toujours de lacs salés puisqu'ils ne communiquent pas avec l'Océan.

L'océan Austral et l'océan Arctique font davantage débat. L'océan Austral n'est souvent considéré que la portion sud des trois autres océans, et ses limites restent floues, en général au sud du 60e parallèle. S'il est en général justifié par les océanographes et les météorologues pour ses conditions particulières (courant circumpolaire antarctique et discontinuité thermique aux alentours de 38-40° sud, notamment), les géographes remettent en cause sa validité ; il n'a toujours pas été officiellement adopté par l'OHI. À l'opposé, l'océan Arctique a été officiellement adopté par l'OHI, mais sa faible superficie lui vaut d'être parfois qualifié de « mer Glaciale Arctique ». Si le découpage était à l'origine assez arbitraire, l'Organisation hydrographique internationale propose actuellement des délimitations précises pour chacun d'entre eux.

Océan-Climat

L'océan joue un rôle majeur dans le contrôle du climat.

L'énergie solaire est absorbée en majeure partie par les océans, qui constituent un prodigieux réservoir de chaleur. Emmagasinée dans les zones de fort ensoleillement, elle est restituée dans l'atmosphère à de plus hautes latitudes, ceci grâce aux grands courants océaniques comme le Gulf Stream. La circulation naturelle des courants et des vents permet d'atténuer les contrastes de températures. En contrepartie, la surface océanique n'est jamais au repos.

Tantôt régulateurs, tantôt perturbateurs, les océans sont ainsi le lieu privilégié de transferts de chaleur avec l'atmosphère. Ceci explique pourquoi un phénomène naturel comme El Niño, qui est la manifestation la plus intense de ces échanges et de leurs conséquences, peut avoir une influence climatique à grande distance.

Les courants de surfaces

Les courants océaniques de surface sont généralement provoqués par le vent ; il sont typiquement orientés dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens anti-horaire dans l'hémisphère sud, du fait de la répartition des vents. Dans les courants provoqués par les vents, l'effet de "spirale d'Ekman" se traduit par une déviation angulaire par rapport aux vents qui en sont à l'origine. La localisation des courants change notablement avec les saisons ; ce phénomène est particulièrement sensible pour les courants équatoriaux.

Les courants profonds sont produits par les gradients de température et de densité. La circulation thermohaline, aussi qualifiée de "tapis roulant", concerne les courants profonds dans les bassins océaniques causés par les variations de densité. Ces courants, qui s'écoulent sous la surface océanique et sont donc difficiles à détecter, sont assimilables à des "rivières sous-marines". Ils sont désormais suivis par un réseau de capteurs sous-marins dérivants nommé ARGO. Les zones de courants ascendants ("upwellings") et descendants sont des régions où des mouvements verticaux significatifs sont observés.

Les courants de surface concernent environ 10% de l'eau des océans. Ils se limitent généralement aux 400 premiers mètres de l'océan. Le mouvement de l'eau profonde est causé par des forces dues à la densité et à la pesanteur. La différence de densité est fonction de la température et de la salinité. Les eaux profondes s'enfoncent dans les bassins océaniques situés aux latitudes élevées, où les températures sont assez basses pour que la densité augmente. Les principales causes des courants sont le rayonnement solaire, les vents et la pesanteur. Les flux des courants océaniques sont mesurés en Sverdrup .

Moyennes et hautes latitudes

L'Atlantique Nord

Le courant équatorial nord se prolonge par le courant des Antilles qui converge avec le courant de Floride sortant du golfe du Mexique pour donner le Gulf Stream, puissant courant dont le flux peut atteindre 90.106 m3/s.
Le Gulf Stream tourne autour de l'empilement situé au centre de l'Atlantique nord (gyre anticyclonique subtropical). Une partie de ce courant s'infléchit vers le sud en formant de nombreux tourbillons, une autre partie continue vers l'est : c'est la dérive nord atlantique.
Plus au nord, on rencontre un circuit océanique cyclonique (Basse pression d'Islande) déformé par la présence du Groenland. La dérive Nord atlantique se prolonge par le courant de Norvège relativement chaud et salé. Au contraire, le long des côtes du Groenland, le courant froid de décharge de l'Arctique transporte icbergs et banquise vers le sud. Enfin, le courant du Labrador transporte vers le sud, le long des côtes canadiennes et américaines des eaux froides et vient converger avec les eaux du Gulf Stream.

L'Atlantique Sud

Le courant du Brésil, courant de bord ouest, transporte des eaux chaudes jusqu'à la région de confluence avec le courant des Malouines et le courant circumpolaire qui s'écoule vers l'est sans entrave continentale. A l'est, le courant froid de Benguela ferme le circuit anticyclonique de l'hémisphère sud.

Le Pacifique

Le Pacifique est beaucoup plus large que l'océan atlantique mais on y retrouve une circulation océanique voisine du fait d'une distribution des champs de pression atmosphérique donc des vents similaire.
Le circuit anticyclonique comprend le courant équatorial nord, puis le Kouroshio, courant chaud similaire au Gulf Stream. Ce courant se prolonge par la dérive Nord Pacifique qui assure aux côtes américaines un climat semblable à celui de l'Europe de l'ouest. Enfin, le circuit anticyclonique se boucle par le courant de Californie.
Au nord de cette circulation anticyclonique, se forme une circulation cyclonique sous les basses pressions des Aléoutiennes. Ce circuit est alimenté par le courant de l'Alaska, le courant des Aléoutiennes et vers le sud, par le courant du Kamtchatka et de l'Oyashio, courants froids qui descendent de la mer de Béring puis convergent avec les eaux chaudes du Kouroshio.
Les hautes pressions subtropicales sud, entraînent une circulation anticyclonique dans le Pacifique Sud : courant Est australien, courant circumpolaire, courant du Pérou et fermeture du circuit par le courant équatorial sud.

L'océan Indien

L'océan Indien est sous l'influence d'une circulation subtropicale anticyclonique semblable à celle des autres bassins océaniques.
Le courant équatorial sud se sépare en deux près de Madagascar : une branche passe au nord de l'ïle, l'autre banche, le courant Est malgache se dirige vers le sud et se prolonge le long de la côte africaine par le courant des Aiguilles. Ce courant d'origine tropical, rencontre à la pointe sud de l'Afrique, le puissant courant circumpolaire qui entraîne une grande partie de ses eaux vers l'est provoquant de nombreux tourbillons. Le long des côtes australiennes, le courant portant au nord se détache de la côte sous l'influence d'un courant côtier sud (courant de Leeuwin).
En raison de sa fermeture continentale asiatique autour de 20°N, l'océan Indien subit deux fois par an, un renversement des vents : c'est le régime des moussons. Comme cet océan se situe en région tropicale où la force de Coriolis est plus faible, la circulation océanique répond rapidement au vent et s'inverse donc aussi deux fois par an : c'est la région du monde qui présente la plus forte variabilité océanique.

Basses latitudes

Les forces de Coriolis sont faibles près de l'équateur. Les Alizés entraînent donc l'eau dans le sens du vent, c'est à dire vers l'ouest, où elle tend à s'empiler. De plus, au cours de son déplacement vers l'ouest, l'eau se réchauffe et se dilate. Pour ces deux raisons, le niveau de la mer est plus élevé d'environ cinquante centimètres à l'ouest des océans tropicaux. Une partie de cette eau alimente les courants comme le Gulf Stream et le Kuroshio et une autre partie revient dans le sens de la pente, toujours par suite de la faiblesse des déviations de Coriolis. C'est pourquoi on rencontre des courants de retour vers l'est, appelés contre-courants ou sous-courants équatoriaux (ces derniers circulant sous la surface, le long de l'équateur).

Le cas particulier de l'océan antarctique : entraîné par les violents vents d'ouest ("quarantièmes rugissants et cinquantièmes hurlants"), le courant circumpolaire est le courant le plus puissant du globe. Il se développe sans entrave continentale à l'exception du resserrement entre la pointe de l'Amérique du Sud et la péninsule antarctique.

Les courants de profondeur

Les vents n'ayant plus d'influence après 800m de profondeur, ils ne peuvent être les moteurs des circulations océaniques profondes. Ces courants sont basés sur des différences de température (l'eau froide est plus dense que l'eau chaude) et de salinité (l'eau salée est plus dense que l'eau douce), entre les différentes couches de l'océan. Les plus profonds portent le nom de courant thermohalin et ceux qui vont un peu moins en profondeur portent le nom de circulation thermohaline. Les eaux chaudes de surface se chargent en sel, à cause de l'évaporation ce qui tend à les rendre plus denses. En hiver, lors de la formation de la banquise, la glace une fois formée expulse le sel qui alourdit encore davantage l'eau non gelée qui devient « tellement » dense qu'elle plonge vers les profondeurs.

Point important, les courants de surface et les courants profonds ainsi formés se trouvent interconnectés. On a alors introduit l'expression imagée de « tapis roulant » (conveyor belt) pour décrire le transport d'eau profonde de l'Atlantique vers le Pacifique et son retour en surface. Grâce à la capacité thermique de l'eau, l'océan est un énorme réservoir de chaleur. Son inertie thermique étant beaucoup plus importante de celle de l'air, il tempère les changements thermiques saisonniers des masses d'air, qui autrement seraient beaucoup plus importants. Ainsi les courants chauds des couches de surface peuvent réchauffer le climat d'une région. À l'inverse, les eaux froides qui remontent en surface modèrent la température des eaux des régions équatoriales. Cependant cette circulation reste mal connue car difficile à mesurer directement.

L'océan joue ainsi un rôle essentiel pour la régulation du climat de notre planète et il assure un transport de chaleur de l'équateur vers les pôles aussi important que l'atmosphère.

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