Les courants les plus profonds portent le nom de courant "thermohalin" (dans quatre régions : la mer du Groenland et la mer de Norvège dans l’Atlantique Nord et les mers de Ross et de Weddel, les eaux chaudes de la surface se chargent en sel, à cause de l'évaporation, ce qui tend à les rendre plus dense. En hiver, lors de la formation de la banquise, la glace, en se formant, expulse le sel ; ce qui augmente fortement la densité de l'eau non gelée et qui cause sa plongée vers les profondeurs. Les courants de profondeur se déplacent lentement, ne parcourant que 1 à 2 m par jour) et les plus en surface portent le nom de "circulation thermocline".
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 de l'Atlantique vers le Pacifique et son retour en surface.
La circulation thermohaline
La mer de Norvège est en haut de la figure (Ouest de la Scandinavie) et la mer du Groenland est en haut à gauche (au Sud-Est du Groenland). Toutes deux sont le lieu privilégié de formation d'eau profonde.
Cette eau chemine vers le sud, plaquée le long du bord Ouest de l'océan Atlantique et traverse l'équateur. Elle bifurque ensuite vers l'est, contourne l'Afrique et poursuit son chemin au fond de l'océan Indien et de l'océan Pacifique. C'est au coeur de ces deux océans qu'elle remonte à la surface, avant de revenir par un chemin à peu près identique, à la mer de Norvège pour plonger à nouveau.
Si de l'eau quitte une zone de l'océan, elle doit être remplacée. Par exemple, l'eau profonde qui quitte l'Atlantique Nord doit être remplacée par un flux équivalent vers le nord. Le retour d'eau vers une source d'eau profonde se fait plutôt en surface. Ce tapis roulant correspond en fait à la cellule de circulation verticale que nous avons invoquée pour satisfaire à la conservation de la masse lors de l'expérience de plongée d'eau froide.
Cette circulation profonde de l'océan a un grand intérêt climatique, car les masses d'eau superficielles qui alimentent la source d'eau profonde de la mer de Norvège, ayant traversé l'équateur, réchauffent l'Atlantique Nord et, par contrecoup, l'Europe occidentale: c'est en partie grâce à la circulation thermohaline que l'ouest du continent européen bénéficie d'hivers particulièrement doux.
La circulation thermohaline est très bien modélisée par une expérience dont la vidéo est disponible sur le site Internet de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon :
L'eau ainsi refroidie est plus dense que l'eau environnante. Elle plonge le long de la paroi droite du bassin et va être remplacée par de l'eau située à la même hauteur. En effet, en minimisant le travail des forces de pesanteur, l'eau colorée située à la même hauteur va prendre la place de l'eau qui a plongée. Lors de la formation de glace par congélation de l'eau de mer, du sel est rejeté dans les eaux environnantes. Leur densité augmente alors.
Bref résumé de ce chapitre :
La répartition inégale de l'énergie solaire est à l'origine de la formation de vents dominants. Ces vents engendrent, par le transport frictionnel et par leur influence sur la force de pression, une circulation océanique naturelle qui transporte de la chaleur de l'équateur vers les pôles, où elle est échangée avec l'atmosphère. Une fois mis en mouvement par le vent, les courants océaniques sont alors affectés par la force de Coriolis, les gradients de pression et les différences de densité de l'eau de mer dues aux variations de température et de salinité.
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