Le Gulf Stream (explications)

Le Gulf Stream est un courant marin de surface qui exerce un rôle primordial dans la circulation de la chaleur au niveau de l’Europe de l’Ouest et du Nord. Mais pour aborder ce sujet en toute sérénité, il nous faut tout d’abord nous étendre plus généralement à la circulation océanique et aux courants marins.

Les mouvements d’eau des océans sont dus à de nombreux facteurs, tel que la rotation de la terre et la force de Coriolis, l’attraction de la lune, la répartition inégale de l’énergie solaire, le vent et la gravité. On peut aussi parler de la circulation thermohaline (explication à suivre).

Les principaux aspects d’une circulation océanique peuvent être expliqués par la deuxième loi de Newton (ci-dessous).

« L’accélération d’un corps est proportionnelle à la somme des forces auxquelles il est soumis. »

Ici, l'accélération en question entraîne le déplacement de masses d'eau et donc les courants marins.

(« ∑ » signifie somme, ici somme des forces (F) ; « m » est la masse du corps en observé ; le vecteur « a » est l’accélération du système)

Pour parvenir à cette formule, suions les étapes suivantes :

La quantité de mouvement du système est définie par :

D'après le second principe de Newton, ou principe fondamental de la dynamique, la dérivée par rapport au temps du vecteur quantité de mouvement (dp/dt) est égale à la somme des forces s'appliquant sur le système, c'est-à-dire :

Ainsi, la force modifie la quantité de mouvement d'un système mécanique. Lorsque la masse est constante, le principe fondamental de la dynamique devient :

On retrouve bien la formule de départ.

Les masses se mesurent en kilogrammes (Kg) et les forces en newtons (N).

(Point culture = Un newton équivaut à la force nécessaire qu'il faut appliquer à une masse de 1 Kg pour lui communiquer une accélération de 1 m/s².)

La partie ci-dessus est assez ardue d’un point de vue compréhension et l’explication de la circulation thermohaline est plus simple à appréhender.

La circulation thermohaline est la circulation permanente et à grande échelle de l'eau des océans, engendrée par des écarts de température et de salinité des masses d'eau. La salinité et la température ont en effet un impact sur la densité de l'eau de mer. Les eaux refroidies et salées plongent au niveau des hautes latitudes* (Norvège, Groenland, etc.) et descendent vers le sud, à des profondeurs comprises entre 1 et 3 km. Elles sont alors réchauffées sous les Tropiques, et remontent à la surface, où elles se refroidissent à nouveau, et ainsi de suite.

On estime qu'une molécule d'eau fait le circuit entier en environ 1 000 ans.

Comme son nom l'indique, il existe deux moteurs à l'origine de cette circulation :

• des différences de température : l'eau de mer est d'autant plus dense que sa température est basse ;
• des différences de salinité (concentration de l'eau en sel) : une eau plus concentrée en sel qu'une autre est plus dense.

(Rappelons-nous de la modélisation effectuée en classe de Seconde où l’on observait la circulation de l’eau froide par rapport à l’eau chaude et de l’eau salée par rapport à l’eau douce)

* Dans les régions polaires l'eau de mer se transforme en glace. Lors de la solidification, les sels sont rejetés car la glace ne les intègre pas dans sa structure : l'eau liquide s'enrichit en sels et voit sa densité augmenter, de ce fait, elle plonge vers les fonds marins.

Passons maintenant au Gulf Stream lui-même.

Comme le montre le schéma ci-dessous, le Gulf Stream est le résultat de la jonction de deux autres courants marins, le courant nord-équatorial et le courant des Caraïbes et fait partie d’un système de circulation plus large des courants.

Pour parfaire notre explication sur le déplacement des courants marins, nous devons ajouter que le Gulf Stream est entraîné dans son mouvement par l’anticyclone des Açores dont il n’est que le courant de bord ouest comme le courant des canaries est celui du bord est.

Comme il fait très chaud et que les précipitations sont rares dans cette région, beaucoup d’eau s’évapore en laissant le sel qui augmente la densité du reste. Mais le courant reste malgré tout en surface du fait de la chaleur des eaux qui compense la salinité élevée.

L'essentiel de l'énergie thermique reçue par les océans l'est dans les zones intertropicales. C'est là que l'intensité des rayons solaires est la plus importante et la plus régulière. C’est donc dans la zone du Golfe du Mexique que le Gulf Stream stocke principalement son énergie qu’il transporte ensuite sous forme de chaleur de l'équateur vers les pôles.

Il a en effet une température d’environ 25°C, ceci jouant un rôle essentiel sur le climat doux de l'Europe. Grâce à la " dérive nord atlantique " et à l’inertie thermique**, le courant océanique venant des zones tropicales du Mexique, réchauffe la façade nord-ouest de l'Europe. En effet, sans le Gulf Stream, l'Europe de l'Ouest connaîtrait le même climat que le Canada : un climat à la fois continental et polaire.

 **Inertie thermique : L’inertie thermique de l’eau de la mer fait que l’océan se réchauffe plus lentement que l’atmosphère mais aussi qu’il garde la chaleur emmagasinée plus longtemps. L’océan peut donc accumuler, grâce à son grand volume, une quantité importante de calories apportées par l’atmosphère.

Au cours de ce transport, l'Océan et l'atmosphère échangent constamment de l'énergie. Il existe dans l'océan Atlantique 3 types d'échanges thermiques :

    - Tout d'abord un échange par phénomène de conduction. Progressivement, les eaux chaudes venant du Mexique transmettent leur chaleur à l'atmosphère et finissent par la réchauffer. Ce phénomène de conduction se réalise suivant le mécanisme de thermoconvection. L'océan, chaud, va diffuser des radiations infrarouges à des longueurs d'ondes de l'ordre de 10 à 12 µm qui vont à leur tour réchauffer les molécules de l'air environnant. Ces échanges, relativement important, constituent des flux supérieurs à ceux qui proviennent du soleil.

    - Ensuite, le deuxième type d'échange, le plus important, se réalise sous forme de chaleur latente. En hiver, au dessus de l'Atlantique Nord, les masses d'air continental, froides et sèches, venues de l'Est, rencontrent le passage du Gulf Stream. Il y a alors un échange de chaleur qui s'effectue sous forme de chaleur latente, par évaporation et puis par condensation dans l'atmosphère de l'eau venue des océans. Après l'évaporation, la masse d'air de l'atmosphère, mélangée à l'eau venue de l'océan, s'élève en altitude. Alors, sa température diminuant, il se forme par condensation des micro-gouttelettes. Ce sont ces micro-gouttelettes qui constituent les nuages. Ce sont ces mêmes nuages qui apportent l'humidité et un climat océanique à l'Europe de l'Ouest.

    - Le dernier échange d'énergie est dû à la friction des vents. Durant les nombreux orages qui sévissent l'océan Atlantique, l'eau est constamment brassée. Lentement, l'océan relâche alors sa chaleur contenue dans une couche d'une quinzaine de mètre. On appelle ce phénomène le transfert de chaleur " sensible ".

L'air chaud et humide du au trois types d’échanges thermiques, se dirige ensuite vers l'Europe, grâce aux  grands vents d'Ouest. Les nuages chaud et humide sont ensuite stoppés par des reliefs montagneux. Voilà pourquoi le Gulf Stream n'agit principalement que sur les régions du Nord-Ouest de l'Europe, action caractérisée par le climat océanique qui y règne.

En conclusion, la multiplication des gaz à effet de serre(Article Influence de l'Homme) a pour conséquence de réchauffer les océans et entraîne une fonte des glaces(Article Réchauffement et fonte). Cette fonte entraîne un apport d’eau douce, ce qui pourrait faire diminuer la salinité du Gulf Stream (c’est ce qui se passe depuis de nombreuses années).

Si ce phénomène prend trop d’ampleur, le Gulf Stream pourrait s’arrêter.

Le Gulf Stream s’est déjà arrêté par le passé ce qui a entraîné une ère glaciaire.

Si l'Homme ne réagit pas aujourd'hui, une crise climatique reste à prévoir...