L'océan planétaire
Michèle Fieux
Les presses de l'ENSTA
Prologue13
Préface14
Remerciements15
Introduction18
I. Généralités21
1. Caractéristiques de l'océan
21
1.1. Caractéristiques spatiales21
1.2. Caractéristiques physiques de l'eau pure23
1.3. Propriétés chimiques et physiques de l'eau de mer24
2. Échanges de chaleur et d'eau entre l'océan et l'atmosphère
27
2.1. Bilan du rayonnement global27
2.1.1. Rayonnement solaire incident et albédo27
2.1.2. Absorption du rayonnement incident28
2.1.3. Effet de serre28
2.1.4. Rayonnement infrarouge28
2.1.5. Évaporation et conduction29
2.1.6. Bilan radiatif30
2.2. Distribution des échanges de chaleur entre l'atmosphère et l'océan30
2.2.1. Rayonnement solaire30
2.2.2. Pertes par rayonnement infrarouge31
2.2.3. Pertes de chaleur par évaporation32
2.2.4. Pertes de chaleur par conduction33
2.2.5. Bilan des échanges de chaleur33
2.3. Transports de chaleur par l'atmosphère et par l'océan35
2.4. Température de surface de l'océan35
2.5. Échanges d'eau37
2.5.1. Évaporation et précipitations37
2.5.2. Bilan des échanges d'eau39
2.6. Salinité de surface40
2.7. Densité de surface40
2.8. Transferts de chaleur et de sel vers l'intérieur de l'océan, la thermocline41
3. Les masses d'eau
45
3.1. Généralités sur les masses d'eau45
3.2. Eaux modales, eaux centrales, eaux intermédiaires46
3.3. Eaux de fond et eaux profondes48
3.4. Analyse hydrologique49
3.4.1. Température potentielle et densité potentielle49
3.4.2. Diagramme température potentielle - salinité50
3.4.3. Traceurs55
4. La circulation océanique
56
4.1. Lois régissant les mouvements océaniques56
4.2. Effet de la rotation de la Terre sur les mouvements : la force de Coriolis57
4.3. La géostrophie, équilibre principal de l'océan60
4.4. La méthode dynamique63
4.5. Topographie dynamique65
4.6. Circulation thermohaline65
5. Rôle du vent
67
5.1. Circulations atmosphérique et océanique de surface67
5.2. Effet du vent local : transport d'Ekman70
5.2.1. Cas particulier de l'effet du vent en présence d'une côte, upwelling côtier73
5.2.2. Cas particulier de l'effet du vent à l'équateur, upwelling équatorial, sous-courant équatorial75
5.3. Effet du vent à grande échelle76
5.3.1. « Pompage d'Ekman »76
5.3.2. Équilibre de Sverdrup79
5.3.3. Intensification des courants sur les bords ouest des océans81
5.3.4. Conservation de la vorticité potentielle82
6. Techniques d'observations
84
6.1. Mesure de la température et de la salinité84
6.1.1. Thermomètre à renversement84
6.1.2. Bathythermographe86
6.1.3. Bathythermographe perdable ou XBT87
6.1.4. Salinomètre88
6.1.5. Thermosalinomètre88
6.2. Station hydrologique et mesures en station88
6.2.1. Bouteilles de prélèvement Knudsen, Nansen et Niskin88
6.2.2. Bathysonde et rosette90
6.3. Mesures directes de courant94
6.3.1. Courantomètres94
6.3.2. Profileurs de courant à effet Doppler96
6.3.3. Mouillage de courantométrie98
6.3.4. Bouée de surface sur mouillage101
6.4. Bouées dérivantes, flotteurs, profileurs, gliders102
6.4.1. Bouées dérivantes102
6.4.2. Flotteurs de Swallow et flotteurs SOFAR103
6.4.3. Flotteurs profileurs104
6.4.4. Gliders105
6.5. Mesures par satellites106
II. L'océan antarctique (ou océan austral)109
1. Introduction
109
2. Caractéristiques géographiques
112
3. Pressions atmosphériques et régime des vents
116
4. Climatologie
120
4.1. Glaciers et banquise120
4.1.1. Glaciers continentaux, plateformes glaciaires120
4.1.2. Banquise121
4.1.3. Polynies123
4.2. Précipitations124
5. Circulation de surface
125
5.1. Courant Circumpolaire Antarctique125
5.2. Fronts hydrologiques et Courant Circumpolaire Antarctique128
5.2.1. Front Subtropical et la zone Subantarctique129
5.2.2. Front Subantarctique et la zone du Front Polaire130
5.2.3. Front Polaire et la zone Antarctique130
5.2.4. Limite Sud et la Divergence Antarctique131
5.2.5. Rôle de la topographie sur le Courant Circumpolaire131
5.3. Le courant côtier périantarctique132
6. Hydrologie133
6.1. Température de surface133
6.2. Salinité134
6.3. Masses d'eau de l'océan Antarctique136
6.3.1. Eau Profonde Circumpolaire Antarctique140
6.3.2. Eau Antarctique Intermédiaire et Eau Modale Subantarctique143
6.3.3. Eau de Fond et Eau Profonde de la Mer de Weddell146
6.3.4. Eau Antarctique de Fond149
7. Particularités de l'océan antarctique153
III. L'océan atlantique156
1. Introduction156
2. Caractéristiques géographiques158
3. Climatologie160
3.1. Pressions et vents160
3.2. Précipitations et évaporation162
4. Circulation de surface et de subsurface163
4.1. Système des courants équatoriaux164
4.1.1. Courant Équatorial Nord165
4.1.2. Courant Équatorial sud et courant Nord Brésilien167
4.1.3. Contre-Courant Équatorial Nord168
4.1.4. Contre-Courant Équatorial Sud et dôme d'Angola169
4.1.5. Sous-Courant Équatorial170
4.1.6. Sous-Courants Équatoriaux Nord et Sud173
4.1.7. Jets équatoriaux173
4.2. Gyre subtropical nord174
4.2.1. Système du Gulf Stream174
4.2.1.1. Circulation en Méditerranée américaine176
4.2.1.2. Courant de Floride178
4.2.1.3. Gulf Stream179
4.2.2. Dérive Nord Atlantique et courants de bord est185
4.3. Gyre cyclonique subpolaire185
4.4. Gyre subtropical sud187
4.5. Zones d'upwelling188
4.5.1. Upwelling équatorial188
4.5.2. Upwelling des Canaries188
4.5.3. Upwelling de Benguela189
5. Les mers annexes190
5.1. La Méditerranée (eurafricaine)190
5.1.1. Introduction190
5.1.2. Topographie192
5.1.3. Climatologie193
5.1.4. Circulation de surface196
5.1.5. Hydrologie de la Méditerranée198
5.1.5.1. Eau Atlantique198
5.1.5.2. Processus de formation des masses d'eaux méditerranéennes199
5.1.5.3. Eau Levantine Intermédiaire199
5.1.5.4. Mer Égée200
5.1.5.5. Mer Adriatique et Eau Profonde du bassin Oriental200
5.1.5.6. Eau Profonde du bassin Occidental202
5.1.5.7. Mer Noire207
5.1.5.8. Caractéristiques de la Méditerranée208
5.2. Océan Arctique, mer de Norvège et mer du Groenland (ou Méditerranée Arctique)209
5.2.1. Introduction209
5.2.2. Topographie210
5.2.3. Climatologie213
5.2.3.1. Pressions et vents213
5.2.3.2. Précipitations et flux de chaleur213
5.2.4. Courants de surface de l'océan Arctique215
5.2.5. Température de surface219
5.2.6. Hydrologie de la Méditerranée Arctique219
5.2.6.1. Eau Atlantique220
5.2.6.2. Eau Arctique de Surface221
5.2.6.3. Eaux Profondes de la mer du Groenland et de la mer de Norvège222
5.2.6.4. Eau Arctique Profonde226
5.2.6.5. Eaux Arctiques Intermédiaires228
5.2.6.6. Déversements à l'extérieur des mers Nordiques228
6. Hydrologie230
6.1. Eau de surface231
6.2. Eaux subtropicales, eaux centrales, eaux modales subtropicales233
6.2.1. Eaux Subtropicales Nord et Sud233
6.2.2. Eaux Centrales Nord et Sud234
6.3. Eau Antarctique Intermédiaire236
6.4. Eaux arctiques intermédiaires et eaux modales subpolaires237
6.5. Eau Méditerranéenne238
6.6. Eau Antarctique de Fond240
6.7. Eaux denses en sortie des seuils Groenland-Écosse243
6.7.1. Eau des seuils entre l'Islande et l'Écosse243
6.7.2. Eau du détroit de Danemark246
6.8. Eau de la mer du Labrador247
6.9. Eau Profonde Nord Atlantique250
7. Hydrologie des mers annexes et épicontinentales256
7.1. Méditerranée américaine (ou mer des Antilles)256
7.2. Quelques mers épicontinentales257
7.2.1. Mer du Nord257
7.2.2. Mer Baltique258
7.2.3. Baie d'Hudson259
7.2.4. Mer de Baffin260
8. Conclusion sur l'océan atlantique261
IV. L'océan Indien263
1. Introduction263
2. Caractéristiques géographiques264
3. Climatologie266
3.1. Distributions des pressions atmosphériques et régime des vents266
3.1.1. Pressions et vents sur l'océan Indien sud266
3.1.2. Pressions et vents sur l'océan Indien nord267
3.2. Précipitations, évaporation, échanges de chaleur269
4. Circulation de surface270
4.1. Circulation générale270
4.2. Circulation au sud de 10° sud272
4.2.1. Courant Équatorial Sud272
4.2.2. Courants SE et NE Malgaches272
4.2.3. Courant des Aiguilles273
4.2.4. Courant Indien Sud, Courant Ouest Australien et circuit cyclonique oriental274
4.2.5. Courant de Leeuwin275
4.3. Circulation au nord de 10° sud276
4.3.1. Circulation en Mer d'Arabie et le long de la côte de Somalie276
4.3.2. Circulation dans le golfe du Bengale et l'est de l'océan Indien281
4.3.3. Courant Equatorial, jet de Wyrtki282
4.3.4. Sous-Courant Equatorial285
4.3.5. Contre-Courant Equatorial Sud285
5. Hydrologie285
5.1. Eau de Surface285
5.1.1. Température de surface285
5.1.2. Salinité de surface287
5.2. Mers annexes289
5.2.1. Mer Rouge289
5.2.2. Golfe Persique295
5.2.3. Mers Indonésiennes297
5.3. Masses d'eau de l'océan indien304
5.3.1. Eau Antarctique Intermédiaire et Eaux Modales Subantarctiques304
5.3.2. Eau Centrale de l'océan Indien Sud, Eaux Modales Subtropicales, Eau Subtropicale de l'océan Indien Sud307
5.3.3. Front Hydrologique310
5.3.4. Eau de la mer d'Arabie, Eau du NW de l'océan Indien313
5.3.5. Eau du golfe du Bengale316
5.3.6. Eau Profonde Indienne316
5.3.7. Eau de Fond de l'océan Indien317
6. Particularités de l'océan Indien319
V. L'océan pacifique321
1. Introduction321
2. Caractéristiques géographiques321
3. Climatologie324
3.1. Distributions des pressions324
3.2. Régime des vents326
3.3. Précipitations, évaporation, échanges de chaleur327
3.4. Anomalies climatiques sur le Pacifique : El Niño327
4. Circulation de surface331
4.1. Circulation générale331
4.2. Système des courants équatoriaux332
4.2.1. Courant Équatorial Nord332
4.2.2. Courant Équatorial Sud333
4.2.3. Contre-Courant Équatorial Nord334
4.2.4. Contre-Courant Équatorial Sud335
4.2.5. Sous-Courant Équatorial335
4.2.6. Courant Equatorial Intermédiaire et « jets » équatoriaux339
4.2.7. Sous-Courant Équatorial Nord et Sous-Courant Équatorial Sud340
4.2.8. Upwelling Equatorial340
4.2.9. Instabilités341
4.2.10. Variabilité341
4.3. Courants de bord Ouest342
4.3.1. Kuroshio342
4.3.2. Circuit cyclonique subpolaire et Oyashio345
4.3.3. Courant de Mindanao et courant de Nouvelle-Guinée346
4.3.4. Courant Est Australien348
4.4. Courants de bord est et upwellings cotiers348
4.4.1. Upwelling du Pérou349
4.4.2. Upwelling de Californie349
4.5. Courant Sud Pacifique350
5. Hydrologie350
5.1. Eau de surface350
5.1.1. Température de surface350
5.1.2. Salinité de surface351
5.2. Maximum de salinité subtropical, eaux tropicales nord et sud352
5.3. Eaux centrales et équatoriales352
5.3.1. Eau Centrale du Pacifique SW et SE354
5.3.2. Eau Centrale du Pacifique NW et NE354
5.3.3. Eau Équatoriale du Pacifique sud et nord354
5.4. Eaux intermédiaires355
5.4.1. Eau Antarctique Intermédiaire356
5.4.2. Eau Subarctique et Eau Intermédiaire du Pacifique Nord359
5.5. Eau profonde et eau de fond362
5.6. Quelques mers annexes de l'océan Pacifique368
5.6.1. Mer du Japon368
5.6.2. Mer de Béring371
5.6.3. Mer d'Okhotsk373
6. Particularités de l'océan pacifique375
VI. Conclusion377
1. Structure hydrologique de l'Océan planétaire377
1.1. Distributions de température et de salinité377
1.2. Diagrammes thêta-S d'ensemble379
1.3. Spécificités de chaque océan380
2. Circulation de l'océan planétaire383
3. Considérations sur la variabilité de l'océan, implications pour le climat387
3.1. Réponse de l'océan au réchauffement atmosphérique global387
3.2. Exemples de modes de variabilité interannuelle388
3.3. En guise d'épilogue389
Acronymes, sigles et abbréviations390
Acronymes des masses d'eau392
Bibliographie393
Index