L'océan, loin d'être une entité uniforme, est un ensemble complexe de masses d'eau aux origines et aux propriétés distinctes qui interagissent de manière dynamique. La température et la salinité sont deux facteurs clés qui permettent de distinguer ces masses d'eau, de quantifier leur mélange et de comprendre les courants marins. Parmi les phénomènes qui caractérisent cette complexité, la couche thermique océanique, ou thermocline, joue un rôle crucial.
Stratification Océanique: Température et Salinité
La densité de l'eau de mer est influencée par sa température et sa salinité. Une eau chaude et moins salée est moins dense et a tendance à se trouver en surface, tandis qu'une eau froide et plus salée est plus dense et se situe en profondeur. Localement, la salinité est modifiée par l'évaporation, les précipitations et l'apport d'eau douce des fleuves, créant des bassins de concentration (comme la mer Rouge) et des bassins de dilution (comme la mer Baltique).
La température de l'eau de mer est également affectée par divers facteurs. Elle se refroidit sous l'effet du vent, car l'évaporation consomme de la chaleur, et se réchauffe grâce au rayonnement solaire. Au printemps, le rayonnement solaire devient dominant, augmentant la température de surface et créant une couche de surface plus chaude et moins dense.
Définition de la Couche Thermique Océanique (Thermocline)
La thermocline est une zone de transition thermique marquée, caractérisée par une variation rapide de la température sur une courte distance verticale. Elle se forme lorsque la couche d'eau supérieure est plus chaude que la couche inférieure. Cette frontière est souvent franche et efficace, agissant comme une barrière biologique qui isole les couches d'eau profondes jusqu'à l'automne. Il faut de l'énergie pour briser cette barrière et mélanger les eaux de surface et de fond.
La thermocline peut être saisonnière, diurne ou permanente :
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- Thermocline saisonnière : Elle varie selon les saisons et est plus marquée pendant les mois chauds de l'année, notamment dans les zones tempérées où la différence de température entre l'été et l'hiver est importante. Au printemps, le rayonnement solaire commence à dominer le refroidissement par évaporation. La température de surface augmente alors de plusieurs degrés, créant ainsi une couche de surface plus chaude (sur environ 20 mètres), donc moins dense, qui isolera efficacement les couches d’eau profondes jusqu’à l’automne.
- Thermocline diurne : Elle résulte du réchauffement solaire durant la journée et est très localisée lorsqu'elle existe.
- Thermocline permanente : Contrairement à la thermocline saisonnière, elle dure toute l'année.
Facteurs Influençant la Formation de la Thermocline
Plusieurs facteurs contribuent à la formation et à la variabilité de la thermocline :
- Le réchauffement de la surface de l’eau par le soleil : Il a un impact direct sur la formation de la thermocline, augmentant la température de la couche superficielle. En effet, dans les mers et océans, presque tous les rayons du soleil frappant la surface sont absorbés par la couche d'eau superficielle qui se réchauffe alors. Au-dessous de cette couche, la température chute très rapidement, d'environ 20°C.
- Le vent : Il contribue de manière significative au refroidissement des eaux et a un impact direct sur la couche supérieure. Lorsqu’un vent de terre refroidit l’eau en surface près des côtes, il a également pour effet de pousser ces masses d’eau refroidies vers le large, entraînant un refroidissement de zones entières.
- Les courants océaniques : Ils peuvent influencer la formation de la thermocline en entraînant un mélange vertical des eaux en surface avec les couches plus profondes.
- Les marées : En Manche - mer du Nord et mers Celtiques, les courants de marée, parfois violents, interdisent en certains endroits la formation de cette thermocline. Le mélange vertical est d’autant plus intense que la profondeur est faible et les courants sont forts, c’est généralement le cas en Manche Orientale.
La Thermocline et la Pêche
La thermocline est un paramètre fondamental pour la pêche, car les poissons ne peuvent pas réguler eux-mêmes leur température corporelle. Ils dépendent donc de la température de la couche d'eau dans laquelle ils se trouvent. Certaines zones peuvent être totalement désertes en raison de la thermocline.
Exemples Régionaux
La structure et la dynamique de la thermocline varient considérablement selon les régions :
- Manche et Mers Celtiques : Les forts courants de marée empêchent la formation d'une thermocline dans certaines zones.
- Golfe du Lion : Des phénomènes d'upwelling, où le vent écarte la couche d'eau chaude de surface vers le large et "pompe" de l'eau profonde et froide, sont fréquents.
- Méditerranée : La salinité est plus élevée (37,5 à 38,5 PSU) qu'en Manche - mer du Nord (35 à 35,5 PSU). En été, une thermocline se forme sur l'ensemble du domaine, avec une température sous la couche de mélange de l'ordre de 13-14°C. Le Mistral et la Tramontane génèrent des upwellings intermittents dans le golfe du Lion, provoquant des déstratifications par mélange vertical.
Impact du Changement Climatique
Les océans stockent plus de 90 % de la chaleur excédentaire due au réchauffement climatique. Le régime des précipitations est également modifié. L’augmentation de la salinité et de la température de surface peuvent contribuer à intensifier le phénomène de stratification des masses d’eau et à limiter les échanges verticaux. Cela limite ainsi l’apport de sels nutritifs et d’oxygène pour les eaux profondes et provoque une diminution de la productivité de ces secteurs. Par ailleurs, une stratification plus marquée des océans peut avoir un impact sur la circulation générale océanique.
Autres Phénomènes Associés
- Les fronts thermiques : Ce sont les zones séparant deux masses d’eau de température très différentes. Un exemple notable est le front thermique d'Ouessant, situé à quelques kilomètres au large de l'île, où le gradient thermique peut atteindre 3 à 4°C en moins de deux kilomètres.
- Les brises thermiques : Elles résultent de la différence de température entre la surface de la terre et la mer. La brise de mer se produit lorsque la terre se réchauffe plus vite que la mer, créant une dépression thermique au-dessus de la terre et un anticyclone thermique au-dessus de la mer. La nuit, le phénomène inverse se produit, créant la brise de terre.
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