M1 Circulation Thermohaline (Thc)

Topique

La circulation thermohaline est le système à grande échelle de courants océaniques qui engendre des gradients de densité dus aux différences de température et de salinité entre les différentes régions de l'océan mondial. Véritable tapis roulant océanique, elle relie tous les océans de la planète : les eaux froides et salées plongent dans l'Atlantique Nord et la mer de Weddell, près de l'Antarctique, formant respectivement les eaux profondes de l'Atlantique Nord et les eaux de fond antarctiques. De là, ces eaux circulent lentement à travers les bassins océaniques les plus profonds et finissent par revenir sous forme de courants de surface chauds, bouclant ainsi le cycle complet en un à deux mille ans.

Le moteur de cette circulation thermohaline est la perte de chaleur de l'océan vers l'atmosphère, particulièrement dans l'Atlantique Nord subpolaire et les mers marginales de l'Antarctique. Lorsque les eaux de surface se refroidissent ou deviennent plus salées par évaporation ou par rejet de sel lors de la formation de la glace, leur densité augmente jusqu'à dépasser celle des eaux profondes sous-jacentes. Cette densité excédentaire provoque la plongée des eaux de surface en colonnes de convection profonde, donnant naissance au tapis roulant décrit précédemment.

La théorie de Stommel fournit le modèle conceptuel permettant de comprendre la bistabilité de cette circulation thermohaline : il existe un état actif, avec une circulation aussi vigoureuse que celle observée aujourd’hui, et un état inactif, quasi stagnant. La poussée d’Archimède – la combinaison des flux de chaleur et de sel entrant ou sortant de l’océan – provoque le passage d’un état à l’autre lorsque cette poussée dépasse un certain seuil critique.

En phase active, la circulation thermohaline transporte la chaleur vers les pôles à travers l’Atlantique, avec une puissance de près de 1 300 milliards de watts mesurée à 26 degrés de latitude nord. Ce même phénomène de plongée de l’eau dans les colonnes de convection profonde ventile les eaux profondes de l’océan, les empêchant de stagner et de se désoxygéner. Cette circulation est également l’un des principaux régulateurs du climat européen.

Le réchauffement climatique affaiblit cette circulation méridienne de retournement atlantique (AMOC), principalement en raison de l’afflux d’eau douce provenant de la fonte des glaces du Groenland. Cet apport d'eau douce réduit la densité des eaux de surface subpolaires, rapprochant le système du seuil critique décrit par la théorie de Stommel. Cet affaiblissement est devenu l'un des points de basculement les plus étudiés de l'ensemble du système climatique.

Ainsi, depuis la plongée des eaux froides et salées qui ouvre ce document jusqu'à l'affaiblissement par l'eau douce qui le conclut, en passant par la bistabilité décrite par la théorie de Stommel, la circulation thermohaline implique que le transport de chaleur, la ventilation des profondeurs et le climat européen lui-même dépendent d'un équilibre de densité qui, aujourd'hui, se rapproche de plus en plus de son point de rupture.

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