À l’exception des marées et des vagues, les océans semblent à première vue assez calmes. En réalité, ils bougent énormément, et pas uniquement en surface. En effet, les océans sont mû par des courants puissants et omniprésents. Ceux-ci sont la résultante de la friction du vent, de la gravité et de variations de densité de l’eau de mer. Les courants sont présents à la surface de l’océan et dans ses profondeurs, s’écoulant à la fois localement et globalement. Ces derniers sont assez similaires aux courants atmosphériques (vents) dans le sens où ils possèdent aussi un modèle de circulation général et transfèrent des quantités importantes de chaleur des zones équatoriales de la Terre aux pôles. Par ailleurs les courants marins et atmospheriques s’influencent mutuellement (par transfert de chaleur et évaporation par exemple). Il n’est donc pas surprenant que ces derniers influencent de concert, notre climat, notre écosystème local ainsi que nos ressources alimentaires.

La circulation océanique générale tire son énergie à la surface de la mer de deux sources qui définissent deux types de circulation: (1) la circulation éolienne, entraînée par le vent à la surface de la mer, induisant un échange de quantité de mouvement, et (2) la circulation thermohaline, induite par des échanges de chaleur et d’eau avec l’atmosphère, impactant la densité des eaux de surface et donc leur flottabilité. Étant donné que le vent impacte les échanges de chaleur et d’eau avec l’atmosphère, ces deux types de circulation ne sont pas totalement indépendantes. Si la circulation induite par le vent affecte principalement la surface océanique (jusqu’à 100 m de profondeur), la circulation thermohaline se propage quant à elle jusqu’au fond. Ainsi, bien que la circulation éolienne soit la plus vigoureuse, la thermohaline met en mouvement une plus grande quantité d’eau.

Les deux types de circulation océanique

A titre d’exemple et comme représenté dans la figure ci-contre, si un vent souffle sur une surface de la mer relativement chaude, il mettra en mouvement cette “masse d’eau” (une masse d’eau étant un grand volume d’eau ayant les mêmes caractéristiques de flottabilité) mais induira également son évaporation. En réduisant la température et le contenu en eau douce de la masse d’eau, l’évaporation induit une diminution de sa flottabilité. Lorsque la flottabilité de cette masse d’eau de surface est inférieure à celle des masses d’eau sous-jacentes, elles coulent dans un phénomène appelé “downwelling”. Par ailleurs, le mouvement de la masse d’eau de surface induite par le vent a également produit un effet de succion, qui tend à attirer les eaux profondes à la surface. Cette remontée d’eau profonde est appelé upwelling. Ainsi, la circulation des eaux de surfaces est appelé circulation éolienne tandis que la circulation issue des variations de flottabilité des masses d’eau est appelé thermohaline.

Si les deux types de circulation sont maintenant clairs dans votre esprit, nous allons maintenant aborder plus en détail la circulation océanique de surface et plus particulièrement les gyres! Un gyre est un grand système de courant tourbillonnant. On en décompte pas moins de cinq sur notre planête et vous en avez probablement entendu parler en raison des nombreux déchets qui s’y accumulent. En effet, en raison de leur fort courant tourbillonnant, ils constituent des points d’accumulation pour tous types d’ordures flottantes (plastiques, bois, filets de pêche etc…). Le gyre du Pacifique Nord à ainsi été renommé “la grande plaque d’ordures du pacifiques” ou encore “le continent de plastique”! En regardant la figure, vous avez peut-être remarqué que la circulation des gyre dépend de leur emplacement (dans le sens des aiguilles d’une montre au nord et dans le sens inverse des aiguilles d’une montre au sud). Ce phénomène est dû à la force de Coriolis, issue de la rotation de la Terre.

Les cinq gyres océaniques
La force de Coriolis

Explication de la force de Coriolis

Par rapport à l’équateur, la vitesse de rotation de la Terre diminue à l’approche d’un pôle (car la distance à parcourir au cours d’une journée est plus courte). Ainsi, si vous lancez une balle dans la direction d’un pôle depuis l’équateur, la balle gagnera une vitesse de rotation supérieure à celle de la Terre et sera donc déviée vers l’est. La direction résultante sera respectivement à droite dans l’hémisphère nord et à gauche dans l’ hémisphères sud. Ce phénomène impacte à la fois les gyres océaniques qu’atmosphériques (cyclone, typhon etc…).

La circulation générale des océans définit le mouvement moyen de l’eau de mer qui, comme l’atmosphère, suit un modèle particulier. Les oscillations des marées et des vagues, qui ne sont pas considérées comme faisant partie de la circulation générale, se superposent à ce modèle. A cette circulation temporelle s’ajoute aussi les méandres et les tourbillons qui représentent des variations temporelles et ponctuelles de la circulation générale. La vidéo qui suit présente la circulation générale avec ses méandres et ses tourbillons sur deux ans ! Essayez de repérer les cinq gyres !