Planète

Vents, upwelling, et la chaîne alimentaire

Dossier - Le phénomène El Niño
DossierClassé sous :climatologie , Incontournables , océan

Ifremer

-

Quelquefois l'Océan Pacifique tropical et une grande fraction de l'atmosphère globale semblent obéir à une musique différente, modifiant les habitudes et perturbant d'innombrables espèces animales et végétales, et de millions d'êtres humains. Les scientifiques cherchent à comprendre ces rythmes, dont le plus marqué se nomme El Niño.

  
DossiersLe phénomène El Niño
 

Pour comprendre comment El Niño affecte l'océan, il faut d'abord apprendre comment les vents de surface déplacent l'eau de l'océan pendant les années normales et comment les mouvements induits affectent les températures et les contenus en nutriments chimiques, disponibles à la base de la chaîne alimentaire. Nous allons considérer deux régions distinctes: le Pacifique équatorial qui s'étend vers l'ouest depuis les Îles Galápagos jusqu'à la ligne de changement de date, et les eaux côtières le long du Pérou de du sud de l'Équateur.

Les alizés qui soufflent le long de l'équateur et les vents du sud-est qui soufflent le long des côtes sud-américaines ont tous tendance à entraîner les eaux de surface sur leur chemin (Figure 5). Du fait de la rotation de la Terre, les courant sont déviés vers leur droite dans l'hémisphère nord, et vers leur gauche dans l'hémisphère sud. Les eaux de surface sont ainsi repoussées vers les pôles au niveau de l'équateur, et vers le large le long de la côte sud-américaine. Là où l'eau de surface est chassée, elle est remplacée par une eau plus profonde, plus froide, et riche en nutriments (phénomène d'upwelling). L'upwelling équatorial et l'upwelling côtier sont tous deux concentrés dans des régions très étroites (de l'ordre de 150 km), et sont aisément visibles par satellite.

Figure 5 D'intenses vents du sud-est (flèche rouge) dominent le long de la côte de l'Équateur et du Pérou. Ces vents qui soufflent pendant les années normales et les années El Niño entraînent l'eau de surface vers le nord-ouest, et occasionnent la remontée vers le surface d'eaux froides et riches en nutriments (bleu foncé) le long de la côte du Pacifique est.
 Figure 5 D'intenses vents du sud-est (flèche rouge) dominent le long de la côte de l'Équateur et du Pérou. Ces vents qui soufflent pendant les années normales et les années El Niño entraînent l'eau de surface vers le nord-ouest, et occasionnent la remontée vers le surface d'eaux froides et riches en nutriments (bleu foncé) le long de la côte du Pacifique est.

Les vents qui soufflent le long de l'équateur affectent aussi les propriétés de l'eau upwellée (Figure 6). En absence de vent, la couche limite entre l'eau chaude de surface et l'eau froide profonde (la thermocline) serait pour ainsi dire plate à l'échelle du Pacifique équatorial. Lorsque les alizés entraînent les eaux de surface vers l'ouest, la thermocline bascule en affleurant la surface dans le Pacifique est, et en s'enfonçant dans l'ouest.

Figure 6 Les vents d'est (flèche rouge) entraîne l'eau de surface vers l'ouest le long de l'équateur. La rotation de la Terre dévie ce courant vers le nord dans l'hémisphère nord et vers le sud dans l'hémisphère sud, écartant les eaux de l'équateur et les remplaçant par de l'eau issue de couches plus profondes (flèches vers le haut). De plus, les vents provoquent l'accumulation des eaux dans la partie ouest du pacifique. Parce que l'eau plus chaude est moins dense, le niveau de la mer est plus élevé dans la partie ouest du bassin que dans la partie est, où les vents soufflent à pleine puissance. La thermocline qui marque la limite entre les eaux chaudes de surface et les eaux froides plus profondes (bleu foncé) est incliné. Elle affleure la surface dans le Pacifique équatorial oriental.
 Figure 6 Les vents d'est (flèche rouge) entraîne l'eau de surface vers l'ouest le long de l'équateur. La rotation de la Terre dévie ce courant vers le nord dans l'hémisphère nord et vers le sud dans l'hémisphère sud, écartant les eaux de l'équateur et les remplaçant par de l'eau issue de couches plus profondes (flèches vers le haut). De plus, les vents provoquent l'accumulation des eaux dans la partie ouest du pacifique. Parce que l'eau plus chaude est moins dense, le niveau de la mer est plus élevé dans la partie ouest du bassin que dans la partie est, où les vents soufflent à pleine puissance. La thermocline qui marque la limite entre les eaux chaudes de surface et les eaux froides plus profondes (bleu foncé) est incliné. Elle affleure la surface dans le Pacifique équatorial oriental.

L'eau froide sous la thermocline est riche en nutriments. Lorsque la thermocline est assez proche de la surface, le brassage induit par les vents est capable de les mélanger avec l'eau de surface. En présence de lumière (solaire), des espèces végétales minuscules (phytoplancton) utilisent ces nutriments pour produire une substance végétale verdâtre, la chlorophylle. La floraison du phytoplancton est très rapide, explosive, et en une semaine tous les nutriments disponibles sont utilisés. Ensuite le phytoplancton meure et coule. ces floraisons sont observables par satellite (tâches vertes à la surface de l'océan) pendant la durée de vie de ces floraisons de phytoplancton. Ces tâches peuvent servir de marqueurs des endroits où les phénomènes d'upwelling apportent des nutriments à la surface.

L'eau nouvellement upwellée est plus froide que son environnement. Elle peut être suivie pendant plusieurs jours par de l'imagerie infrarouge qui révèle la température de la surface de la mer (Figure 7). Cette signature prend la forme d'une langue froide qui s'étend vers l'ouest le long de l'équateur depuis la côte sud-américaine .

Figure 7 Cette carte montre la distribution de la température de surface de la mer le 31 mai 1988, quand le Pacifique équatorial était froid. Les eaux les plus chaudes sont indiquées en rouge foncé, et les eaux plus froides par du jaune puis du vert. On peut noter la langue d'eau froide récemment upwellée qui s'étend le long de l'équateur depuis la côte sud-américaine.

 Figure 7 Cette carte montre la distribution de la température de surface de la mer le 31 mai 1988, quand le Pacifique équatorial était froid. Les eaux les plus chaudes sont indiquées en rouge foncé, et les eaux plus froides par du jaune puis du vert. On peut noter la langue d'eau froide récemment upwellée qui s'étend le long de l'équateur depuis la côte sud-américaine.

Ainsi, les vents contrôlent l'upwelling, qui lui-même contrôle la production de phytoplancton. Cette production affecte en retour les évolutions des minuscules animaux marins qui forment le zooplancton, qui le broutent, et finalement l'effet se fait ressentir à tous les échelons de la pyramide alimentaire marine. Les vents sont aussi responsables de l'apparition de la langue froide dans la structure horizontale de la température de surface de la mer.