E8 Interaction Océan - Fond et Côtes

Topique

L'interaction de l'océan avec les fonds marins et les côtes englobe quatre processus qui se produisent là où l'eau cesse d'être profonde et libre et se trouve contrainte par une limite solide : la couche limite qui se forme près du fond marin, la réflexion des vagues au large des côtes, la remontée d'eau et la subsidence côtières, et le mélange qui a lieu dans les estuaires. C'est précisément cette proximité d'une limite solide qui explique que l'océan, dans ces zones, se comporte fondamentalement différemment de ce qu'il fait en haute mer. Près du fond océanique, une couche limite se forme, analogue à la couche d'Ekman déjà décrite en surface : à l'équilibre géostrophique, le frottement exercé par le fond marin sur l'eau crée une couche d'une épaisseur de cinquante à cent mètres au sein de laquelle le courant est dévié vers la gauche par rapport au courant sus-jacent, dans l'hémisphère Nord, suivant une spirale d'Ekman inversée par rapport à celle de la surface. C'est ce même frottement de fond qui fait de cette couche limite le point de départ d'une grande partie de la circulation côtière décrite ci-dessous. La remontée d'eau côtière se produit lorsque le vent, par le biais du transport d'Ekman, repousse les eaux de surface vers le large, laissant la côte à gauche du vent dans l'hémisphère Nord. Ce transport d'eau vers le large crée un déficit hydrique le long de la côte, compensé par la remontée d'eaux froides de subsurface provenant des profondeurs. Cette remontée d'eau s'intensifie particulièrement sous le vent des promontoires côtiers, où elle génère des courants-jets de 0,3 à 0,5 mètre par seconde près de la côte, donnant naissance à des filaments d'eau froide qui s'étendent sur plusieurs dizaines de kilomètres au large.

Les estuaires sont des zones de transition où les eaux douces descendant des continents rencontrent les eaux salées provenant de la mer. Le mélange de ces deux masses d'eau détermine la structure de salinité de l'estuaire et la circulation à deux couches qui s'y produit : l'eau salée pénètre par le fond et l'eau douce remonte par la surface. Un coefficient sans dimension, spécifique à chaque estuaire et comparant la flottabilité due au fleuve au brassage induit par la marée, détermine si l'estuaire est bien mélangé, partiellement mélangé ou fortement stratifié, avec un coin d'eau salée progressant le long du fond, selon la force dominante. Ce brassage joue également un rôle important dans le transport des sédiments et des nutriments vers le large.

Les ondes piégées par la topographie, notamment les ondes de Kelvin côtières et les ondes de plateau continental, se propagent le long du littoral en suivant le relief sous-marin, s'atténuant exponentiellement vers le large sur une distance comparable au rayon de déformation de Rossby. C'est cette capacité à se propager près de la côte sans perdre d'énergie en s'éloignant vers le large qui fait de ces ondes le principal mécanisme de communication entre différentes sections d'un même littoral, et de transmission des signaux climatiques générés sur une côte, sur des milliers de kilomètres, vers des littoraux très éloignés de leur point d'origine.

Ainsi, depuis la couche limite de fond qui dévie le flux le long du fond marin jusqu'aux vagues piégées qui transmettent des signaux d'une côte à l'autre, en passant par la remontée d'eau froide à la surface et le mélange qui structure chaque estuaire, cette combinaison de processus signifie que l'interaction de l'océan avec le fond marin et avec les côtes finit par régir une bonne partie de la manière dont l'eau froide, les sédiments et les nutriments que l'océan ouvert ne peut distribuer par lui-même sont répartis près du rivage, dans cette étroite bande où le fond marin et la côte imposent leurs propres limites.

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