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Les courants marins : anticyclones, dépressions et tourbillons océaniques

Dossier - Mesure des variations du niveau des océans
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La mesure du niveau de la mer et de ses variations permet de déterminer le niveau moyen de la mer qui est sans doute le meilleur indice que l’on puisse avoir du changement climatique.

  
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AnticyclonesGulf Stream, tourbillons... Les courants marins engendrent de nombreux phénomènes océaniques, que l'auteur nous propose de mieux comprendre. 

Champ moyen de la pression atmosphérique en janvier et vents associés. © The Atmosphere, Lutgens and Tarbuck, 8th edition, 2001

Circulation océanique et topographie de la surface des océans

C'est le vent qui est le moteur principal de la circulation océanique de surface. Aussi celle-ci est-elle une sorte de miroir de la circulation atmosphérique moyenne. Grâce aux bulletins de prévision météorologique à la télévision chacun est familiarisé avec la relation qui existe entre vents et champs de pression atmosphérique. Le vent tourne dans le sens des aiguilles d'une montre autour des zones de haute pression (anticyclones comme celui des Açores) et à l'inverse autour des zones dépressionnaires comme celle d'Islande.

La topographie de la surface des océans (écart entre la surface de l'océan et le géoïde) est pour l'océan l'équivalent de la pression atmosphérique. Les points hauts de cette topographie sont des anticyclones océaniques autour desquels les courants entraînés par le vent tournent dans le sens des aiguilles d'une montre et inversement autour des points bas qui sont des dépressions océaniques.

Anomalies (écarts à la moyenne) de la topographie dynamique moyenne des océans (ref : géoïde) en centimètres et courants associés. © Aviso

La figure ci-dessus représente la topographie moyenne de la surface
océanique et les courants moyens associés. Dans l'Atlantique nord entre le point le plus haut du côté des Bermudes (correspondant à l'anticyclone atmosphérique des Açores) et le point plus bas autour du Groenland (correspondant à la dépression d'Islande) il y a en moyenne une dénivellation de 1,5 mètre.

Le Gulf Stream et le Kuro Shio

De même que dans l'atmosphère plus le gradient de pression est élevé et plus les vents sont forts, dans l'océan plus le « gradient » de la topographie est important plus les courants sont rapides. Ainsi en est-il à travers le Gulf Stream ou le Kuro Shio sur le bord ouest des océans Atlantique et Pacifique nord où la pente de la surface (par rapport au géoïde) est de 1 mètre pour 100 kilomètres. De la mesure altimétrique satellitaire on est donc en mesure de déduire les courants et de suivre leurs variations. Bien plus en assimilant les données altimétriques dans les modèles on sait maintenant prévoir l'océan global dans ses trois dimensions : température, salinité, courants. C'est ce que fait opérationnellement la société Mercator à Toulouse avec une maille de 1/12°.

Hauteurs de la surface de la mer dans l’Atlantique nord : prévision faite le 9 mars 2011 pour Le 22 mars 2011. Entre l’ « anticyclone » océanique centré sur les Bermudes et la « dépression » océanique au sud du Groenland la dénivellation est de 1,8 mètre. © Mercator-Océan
Courants associés à la topographie de la surface prévue de la figure ci-dessus en m/s. © Mercator

Les deux figures ci-dessus représentent les prévisions de la hauteur de la surface et des courants associés faites le 9 mars pour le 22 mars 2011 dans l'Atlantique nord. La structure tourbillonnaire de l'océan y est patente notamment dans la région du Gulf Stream sur le bord ouest de l'anticyclone océanique où l'on remarque un entrelacs de tourbillons chauds anticycloniques (points hauts) en brun et de tourbillons cycloniques froids en jaune, vert ou bleu (points bas). Les courants marins qui ne sont pas de longs fleuves tranquilles (comme le montre la seconde figure ci-dessus), serpentent et zigzaguent autour de ces tourbillons (première figure ci-dessus) dans le sens des aiguilles d'une montre autour des tourbillons anticycloniques et en sens inverse autour des tourbillons cycloniques.

Le Gulf Stream le 15 avril 2011 tel que prévu un mois auparavant. © US Naval Oceanographic Office

Dans le Gulf Stream en dépit de ces méandres tourbillonnaires qui font que parfois, à l'étonnement des navigateurs, le courant semble aller à contresens, le flux moyen vers le nord ouest est quand même de 140 millions de m3/s entre l' « anticyclone océanique » centré sur les Bermudes et la « dépression océanique » du sud du Groenland.