PARTIE 1 | Les enveloppes fluides externes actuelles
■ Vagn Walfrid
Ekman (1874-1954),
océanographe géophysicien suédois, permit
de comprendre la circulation de surface et
de subsurface en développant le transport
d'Ekman et le pompage
d'Ekman.
Toutefois, cette explication ne permet pas de comprendre l’observation intrigante
réalisée par le norvégien Fridjtof Nansen à la fin du xixe siècle lors d’une expédition
vers le pôle Nord : les icebergs ne dérivent pas dans la direction du vent mais sont
déviés d’un angle d’environ 45°. Pour comprendre cette observation, il est nécessaire
d’indiquer qu’une particule d’eau est soumise à d’autres forces que celle exercée par
le vent : la force de Coriolis et la force d’attraction gravitationnelle exercée par la
Terre. Cette dernière étant négligeable par rapport aux autres forces, intéressons-nous
à l’effet de la force de Coriolis (voir focus section 1.3). C’est l’océanographe suédois
Vagn Walfrid Ekman qui élucida ce problème en 1905 en tenant compte de l’effet
de la rotation terrestre : le transport des icebergs résulte d’un équilibre entre la force
de friction induite par les vents sur l’océan et la force de Coriolis (figure 1.15). Ce
transport est appelé le transport d’Ekman et affecte essentiellement une couche
d’environ 100 mètres de profondeur (couche d’Ekman). La résultante des deux forces
diminue avec la profondeur, ce qui est logique puisque la force de friction exercée
par le vent est maximale à la surface et s’amenuise avec la profondeur. Les lignes
de courant dessinent ainsi une spirale dite d’Ekman. L’intégrale du transport sur la
couche d’Ekman induit une mise en mouvement de l’océan à 90° du vent.
Figure 1.15
Le transport
d’ Ekman.
Le « septième continent » ou l’accumulation de plastiques dans les
gyres anticycloniques
Du fait du transport d’Ekman, les gyres anticycloniques situés en zone subtropicale sont
des zones où l’eau de surface emmenée par les courants de bord ouest (Gulf Stream dans
l’Atlantique, Kuroshio dans le Pacifique) est déviée vers le coeur des gyres. Une conséquence de ce transport d’Ekman est la convergence des eaux dans le gyre anticyclonique
et l’accumulation consécutive de plastiques jetés par les humains (emballages plastiques,
filets de pêche, etc.), dont 80 % proviendraient des continents du monde entier. Mis en
évidence en 1997, ces plastiques accumulés ont une taille qui va du nanomètre au mètre
et, résident en surface et en subsurface sur plusieurs millions de km2. Cette importante
pollution plastique, parfois invisible en surface, a donc été appelée le « septième continent ».
En plus de la circulation de surface, les courantomètres indiquent également une
circulation des masses d’eau dans l’océan intermédiaire et profond. En connais24
■ Vagn Walfrid
Ekman (1874-1954),
océanographe géophysicien suédois, permit
de comprendre la circulation de surface et
de subsurface en développant le transport
d'Ekman et le pompage
d'Ekman.
Toutefois, cette explication ne permet pas de comprendre l’observation intrigante
réalisée par le norvégien Fridjtof Nansen à la fin du xixe siècle lors d’une expédition
vers le pôle Nord : les icebergs ne dérivent pas dans la direction du vent mais sont
déviés d’un angle d’environ 45°. Pour comprendre cette observation, il est nécessaire
d’indiquer qu’une particule d’eau est soumise à d’autres forces que celle exercée par
le vent : la force de Coriolis et la force d’attraction gravitationnelle exercée par la
Terre. Cette dernière étant négligeable par rapport aux autres forces, intéressons-nous
à l’effet de la force de Coriolis (voir focus section 1.3). C’est l’océanographe suédois
Vagn Walfrid Ekman qui élucida ce problème en 1905 en tenant compte de l’effet
de la rotation terrestre : le transport des icebergs résulte d’un équilibre entre la force
de friction induite par les vents sur l’océan et la force de Coriolis (figure 1.15). Ce
transport est appelé le transport d’Ekman et affecte essentiellement une couche
d’environ 100 mètres de profondeur (couche d’Ekman). La résultante des deux forces
diminue avec la profondeur, ce qui est logique puisque la force de friction exercée
par le vent est maximale à la surface et s’amenuise avec la profondeur. Les lignes
de courant dessinent ainsi une spirale dite d’Ekman. L’intégrale du transport sur la
couche d’Ekman induit une mise en mouvement de l’océan à 90° du vent.
Figure 1.15
Le transport
d’ Ekman.
Le « septième continent » ou l’accumulation de plastiques dans les
gyres anticycloniques
Du fait du transport d’Ekman, les gyres anticycloniques situés en zone subtropicale sont
des zones où l’eau de surface emmenée par les courants de bord ouest (Gulf Stream dans
l’Atlantique, Kuroshio dans le Pacifique) est déviée vers le coeur des gyres. Une conséquence de ce transport d’Ekman est la convergence des eaux dans le gyre anticyclonique
et l’accumulation consécutive de plastiques jetés par les humains (emballages plastiques,
filets de pêche, etc.), dont 80 % proviendraient des continents du monde entier. Mis en
évidence en 1997, ces plastiques accumulés ont une taille qui va du nanomètre au mètre
et, résident en surface et en subsurface sur plusieurs millions de km2. Cette importante
pollution plastique, parfois invisible en surface, a donc été appelée le « septième continent ».
En plus de la circulation de surface, les courantomètres indiquent également une
circulation des masses d’eau dans l’océan intermédiaire et profond. En connais24