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GÉOCHIMIE MARINE
Le transport de Sverdrup est important notamment parce qu’il est responsable des
transports méridiens de chaleur dans l’océan. Il est compensé par le courant de bord ouest
(Figure 1.27 ; Exercice d’approfondissement 6). Nous verrons au chapitre 7 que le transport
de Sverdrup est également responsable du transport des éléments nutritifs dans la thermocline. Les courants océaniques s’organisent donc en gyres cycloniques ou anticycloniques
selon que rot (r) est positif ou négatif (Figure 1.18). Dans les zones où rot (r) est nul, il n’y
a pas de transport méridien : ces zones servent de barrières naturelles entre les gyres subtropicaux et subpolaires. Dans l’océan Austral, l’absence de barrière continentale ne permet pas
de créer de gradient de pression est-ouest et donc des courants méridiens. La circulation est
donc zonale autour de l’Antarctique.
Exercice d’application : courants dans un gyre subtropical
On considère un gyre subtropical situé entre 25 et 40°N dans lequel la composante zonale
de la tension du vent évolue linéairement de -0,05 N.nr2 à 25°N à +0,08 N.nr2 à 40°N
(Figure 1.18). On suppose que la composante méridienne du vent est nulle.
a) Estimez le transport d’Ekman et de Sverdrup dans ce gyre. Comment sont-ils orientés ?
b) Estimez l’intensité totale du courant transporté vers le sud. Commentez le résultat. On
suppose que la longueur est-ouest du gyre est de 6 000 km.
c) Estimez la vitesse du pompage à la base de la couche d’Ekman.
Réponses :
a) On considère que le vent est essentiellement zonal (r = 0)
Transport de Sverdrup :
P = 2 x 7,28 x 10-7(6400 x 1000) xcos(40°) = 1,74 x 10’11 mTs'1
p = lOOOkg.nr3
Vs = (rot r)lpp = -(Arx/A>)/p0
= - (0,08 - (-0,05))/( 1500 x 1000)/1000/ (1,74 x 1Q-")
= - 4,98 m2.s''
Le transport étant négatif il est orienté vers le sud.
Transport d’Ekman :
à 40°N : VE = - r Ipf = _ 0,08/1000/10"4 = - 0,8 nF.s'1
à 25°N : VE = - TJpf = _ 0,05/1000/10~4 = - 0,5 m2.S-‘
on note que
est plus faible que Fs.
b) Transport vers le Sud
On suppose que le gyre s’étend sur L = 6000 km :
Fs x L , _ 4)98 x 6000 x 1000 m’.s’1 = - 30 xlO* m’.s’1 = - 30 Sv
c) Pompage d’Ekman
» - {(0,08/(1000x2x 7,28 x 10-5xsin(40°))
- (-0,05/(1000 x 2 x 7,28 x 10’5x sin(25°))}/(1500 x 1000)
- 1,1 x lO"6 m.s-' = 35 m.a-'
GÉOCHIMIE MARINE
Le transport de Sverdrup est important notamment parce qu’il est responsable des
transports méridiens de chaleur dans l’océan. Il est compensé par le courant de bord ouest
(Figure 1.27 ; Exercice d’approfondissement 6). Nous verrons au chapitre 7 que le transport
de Sverdrup est également responsable du transport des éléments nutritifs dans la thermocline. Les courants océaniques s’organisent donc en gyres cycloniques ou anticycloniques
selon que rot (r) est positif ou négatif (Figure 1.18). Dans les zones où rot (r) est nul, il n’y
a pas de transport méridien : ces zones servent de barrières naturelles entre les gyres subtropicaux et subpolaires. Dans l’océan Austral, l’absence de barrière continentale ne permet pas
de créer de gradient de pression est-ouest et donc des courants méridiens. La circulation est
donc zonale autour de l’Antarctique.
Exercice d’application : courants dans un gyre subtropical
On considère un gyre subtropical situé entre 25 et 40°N dans lequel la composante zonale
de la tension du vent évolue linéairement de -0,05 N.nr2 à 25°N à +0,08 N.nr2 à 40°N
(Figure 1.18). On suppose que la composante méridienne du vent est nulle.
a) Estimez le transport d’Ekman et de Sverdrup dans ce gyre. Comment sont-ils orientés ?
b) Estimez l’intensité totale du courant transporté vers le sud. Commentez le résultat. On
suppose que la longueur est-ouest du gyre est de 6 000 km.
c) Estimez la vitesse du pompage à la base de la couche d’Ekman.
Réponses :
a) On considère que le vent est essentiellement zonal (r = 0)
Transport de Sverdrup :
P = 2 x 7,28 x 10-7(6400 x 1000) xcos(40°) = 1,74 x 10’11 mTs'1
p = lOOOkg.nr3
Vs = (rot r)lpp = -(Arx/A>)/p0
= - (0,08 - (-0,05))/( 1500 x 1000)/1000/ (1,74 x 1Q-")
= - 4,98 m2.s''
Le transport étant négatif il est orienté vers le sud.
Transport d’Ekman :
à 40°N : VE = - r Ipf = _ 0,08/1000/10"4 = - 0,8 nF.s'1
à 25°N : VE = - TJpf = _ 0,05/1000/10~4 = - 0,5 m2.S-‘
on note que
est plus faible que Fs.
b) Transport vers le Sud
On suppose que le gyre s’étend sur L = 6000 km :
Fs x L , _ 4)98 x 6000 x 1000 m’.s’1 = - 30 xlO* m’.s’1 = - 30 Sv
c) Pompage d’Ekman
» - {(0,08/(1000x2x 7,28 x 10-5xsin(40°))
- (-0,05/(1000 x 2 x 7,28 x 10’5x sin(25°))}/(1500 x 1000)
- 1,1 x lO"6 m.s-' = 35 m.a-'