LA TERRE PLANETE OCEANE   

4 – LE CIRCULATION OCEANIQUE DE SURFACE 

4.1 - La topographie dynamique des océans

La théorie 'Ekman permet d'expliquer la circulation locale due au vent dans la couche de surface. Sverdrup a étudié l'extension de cette théorie à l'échelle d'un bassin océanique.
Sous l'effet du vent et de la déviation de Coriolis, le transport des eaux de surface provoque des phénomènes de divergences et de convergences. Ainsi, sous un vent d'origine anticyclonique (tournant dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord), l'eau s'accumule (convergence) au centre. Pour compenser cette élévation du niveau marin des mouvements verticaux apparaissent entraînant les eaux de surface en profondeur. Le phénomène inverse, sous l'effet de vents cycloniques (dépressions) provoque un mouvement ascendant de l'eau de mer : c'est le pompage d'Ekman. 


Effet du vent sur la circulation océanique


Ces mouvements verticaux de l'eau se compensent donc entre zones de convergence et zones de divergence. Notons également l'existence fréquente de remontées d'eaux près des côtes (upwelling) permettant de renouveler l'eau de surface chassée au large par les vents (exemples des côtes du Portugal, de la Mauritanie, du Pérou)

Ainsi, à l'échelle d'un bassin océanique, l'eau a tendance à s'empiler au centre (effet anticyclonique tropical), ce qui induit une bosse (convergence subtropicale) qui peut dépasser un mètre.
Cet empilement affecte surtout les couches de surface de l'océan (les mille premiers mètres d'eau environ), que l'on peut imaginer comme reposant sur les couches d'eaux froides profondes. 
Plus au nord et plus au sud, on assiste plutôt à des phénomènes de divergences (divergence subpolaire et divergence équatoriale), l'eau formant alors un creux à la surface de la mer.
Tous ces phénomènes se retrouvent de manière analogue dans l'hémisphère sud, à cela près que les eaux sont poussées vers la gauche de la direction du vent.



L'effet des vents sur l'océan

L 'amplitude de ces bosses et de ces creux appelée la topographie dynamique des océans dépend aussi des variations de densité de l'eau. En volume, une eau chaude et peu salée sera moins dense et plus dilatée (donc plus élevée en surface) qu'une eau froide et salée. Ainsi, le niveau de l'eau est plus élevé dans la mer des Sargasses qu'au nord du Gulf Stream, où l'eau est moins chaude. De même, l'élévation de l'eau est plus importante dans le Pacifique Nord que dans l'Atlantique Nord, où l'eau est plus salée. Le niveau de l'eau, très salée et donc plus dense, en Méditerranée, est inférieur d'environ un mètre au niveau de l'eau dans l'Atlantique

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Topographie dynamique de l'océan - Satellite Topex-Poséidon

Enfin, cette topographie dynamique de l'océan dont nous parlons s'ajoute aux anomalies liées au géoïde terrestre (l'attraction de la pesanteur n'est pas la même partout).

Ondulations à grandes longueurs d'ondes du géoide terrestre
Le géoide marin

Ces empilements d'eau créent un gradient horizontal naturel de pression de l'eau ou pente de l'eau. L'eau cherche alors à s'écouler des bosses vers les creux. Cependant, la force de Coriolis détourne là encore cet écoulement vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud.
L'eau ne s'écoule donc pas le long des pentes de la topographie dynamique mais autour des empilements (à l'image de ce qui se passe pour les vents). On dit que les courants, comme les vents sont en équilibre géostrophique.