Fiche de révision : Océan et dynamique océanique

📋 Plan du Cours

1. Caractéristiques générales de l’océan
2. Salinité et composition de l’eau de mer
3. Densité et stratification océaniques
4. Circulation thermohaline profonde
5. Circulation superficielle et gyres
6. Circulation océanique et biologie
7. Océan et dérèglement climatique

📖 1. Caractéristiques générales de l’océan

★ À maîtriser

• L’océan couvre 71 % de la surface terrestre.

Compléments

• La profondeur moyenne de l’océan est de 3700 m.

• La température moyenne de l’océan est d’environ 3,0 °C.

• La salinité moyenne de l’océan est d’environ 34,5 g/kg.

📖 2. Salinité et composition de l’eau de mer

★ À maîtriser

• À la surface des océans, l’évaporation retire de l’eau douce et concentre les sels dissous, tandis que les précipitations et les apports d’eau douce des fleuves diluent les sels.

📐 Formule - Le bilan de salinité de surface est $S = \text{évaporation} - (\text{précipitations} + \text{apports des fleuves})$.

• Les sources d’éléments dissous comprennent :

  • les eaux continentales
  • les volcans
  • l’hydrothermalisme

• Les puits d’éléments dissous comprennent :

  • la biologie et la sédimentation
  • l’hydrothermalisme
  • les évaporites

Compléments

• Les apports fluviaux cités comprennent : l’Amazone, le Congo, les grands fleuves asiatiques dans le golfe du Bengale, les fleuves de Sibérie

• Les précipitations élevées de la zone de convergence intertropicale contribuent à une faible salinité de surface lorsque les précipitations dépassent l’évaporation.

• Les cinq anticyclones atmosphériques sont associés à une forte salinité de surface.

• La biologie et la sédimentation constituent des puits de SiO₂ et de CaCO₃.

• Les évaporites constituent des puits de NaCl, MgSO₄ et KCl.

• L’hydrothermalisme constitue un puits de soufre et de magnésium.

💡 Astuce mémo

Évaporation → concentration ; eau douce → dilution

📖 3. Densité et stratification océaniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche de mélange : Couche de surface homogène en densité, donc en salinité et en température.
• Thermocline : Zone de transition thermique rapide entre les eaux de surface et les eaux profondes; elle peut être permanente ou saisonnière.

★ À maîtriser

• La masse volumique de l’océan est comprise entre 1024 et 1027 kg/m³ et dépend de la température et de la salinité.

Compléments

📐 Formule - L’anomalie de densité océanographique est définie par $\sigma = \rho - 1000$, où $\rho$ est la masse volumique de l’eau de mer en kg/m³.

• La thermocline permanente présente sa variation maximale de température entre 200 et 1000 m, dans une plage indiquée de 4 à 25 °C.

• Aux basses latitudes, une stratification forte empêche les mélanges verticaux de l’eau.

• Aux pôles, les faibles contrastes de température permettent des mélanges verticaux de l’eau.

📌 Dans l’hémisphère nord, août présente une thermocline saisonnière maximale et une couche de mélange peu profonde, tandis qu’en mars la thermocline saisonnière est absente et la couche de mélange profonde.

💡 Astuce mémo

Tropiques stratifiés, pôles mélangés

📖 4. Circulation thermohaline profonde

🔑 Notions clés & Définitions

• Circulation thermohaline : Ensemble de courants où les eaux plongent vers les profondeurs puis remontent vers la surface, forcé par les variations de densité liées à la température et à la salinité.

★ À maîtriser

• En se refroidissant et/ou en devenant plus salées, les eaux deviennent plus denses et plongent en profondeur.

Compléments

• La circulation thermohaline correspond à un voyage schématisé des eaux océaniques à l’échelle du millénaire.

• Dans l’Atlantique nord, les eaux profondes nord-atlantiques plongent jusqu’à 2000–4000 m.

• Dans l’océan Austral, les eaux antarctiques de fond plongent à plus de 4000 m.

• Le Gulf Stream présente de nombreux méandres et tourbillons.

💡 Astuce mémo

Refroidissement ou salinisation → plongée → circulation profonde

📖 5. Circulation superficielle et gyres

🔑 Notions clés & Définitions

• Topographie dynamique : Différence entre le niveau de la mer et le niveau du géoïde; elle permet de calculer la vitesse des courants.

★ À maîtriser

• Sous l’effet de la friction et de Coriolis, la direction du courant de surface est approximativement à 45° de celle du vent.

• La convergence des alizés à l’équateur, qui forment la ZCIT, entraîne une divergence des courants de surface appelée divergence équatoriale; elle crée un creux du niveau océanique et induit un upwelling.

• Le transport d’Ekman entraîne une convergence d’eau au centre des gyres subtropicaux, sous les zones de haute pression atmosphérique, et un downwelling.

• La circulation superficielle comprend cinq gyres anticycloniques subtropicaux et quatre gyres cycloniques (sub)polaires.

Compléments

• L’effet direct du vent sur les courants est limité aux 50–100 premiers mètres de l’océan.

• La force de Coriolis diminue vers l’équateur jusqu’à devenir nulle.

• Les gyres anticycloniques subtropicaux possèdent un courant de bord ouest intense.

• Trois des quatre gyres cycloniques (sub)polaires sont des sites de formation d’eau dense profonde.

• Les déchets plastiques dérivent et s’accumulent dans les régions centrales des gyres du Pacifique nord et sud, de l’Atlantique nord et sud et de l’océan Indien.

💡 Astuce mémo

Vent → transport d’Ekman → convergence ou divergence

📖 6. Circulation océanique et biologie

★ À maîtriser

📌 La photosynthèse océanique a lieu uniquement en surface, tandis que la respiration a lieu en surface et en profondeur.

• Les upwellings côtiers des Canaries-Mauritanie, du Benguela, de Californie et du Pérou-Chili (courant de Humboldt) sont des zones d’intense production biologique et soutiennent d’importantes pêcheries.

• Les upwellings côtiers de bord est soutiennent environ 17 % des pêches mondiales sur environ 0,02 % de la surface de l’océan.

Compléments

• En région tempérée, la lumière limite la production phytoplanctonique, permettant une efflorescence lorsque les conditions deviennent favorables, puis la limitation par les nutriments prend le relais.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse en surface, respiration en surface et en profondeur

📖 7. Océan et dérèglement climatique

📝 Points essentiels

• Depuis 1970, l’océan a absorbé 91 % de l’excès d’énergie qui ne pouvait ressortir au sommet de l’atmosphère à cause des gaz à effet de serre. - IPCC, AR6, WG1, 2021

• La dilatation de l’océan due au réchauffement est responsable d’environ 50 % de la montée du niveau de la mer.

• Entre 2011 et 2020, l’océan a absorbé environ 25 % des émissions anthropiques de CO₂. - Friedlingstein et al, Global Carbon Project, 2021

📊 Tableaux de synthèse

Phénomènes de surface océaniques