Regards Février 2000 - L'Evénement

CLIMAT
L'océan a rendez-vous avec l'atmosphère

Par Maxence Revault d'Allonnes *

Les modifications de la circulation océanique peuvent modifier le climat et réciproquement. Le problème physique du climat, c'est un problème couplé océan-atmosphère. La compréhension de la circulation océanique actuelle fait appel à deux méthodes : les campagnes de mesures sur le "terrain" (température, salinité, teneur en oxygène, etc.) ou par satellite ; la modélisation à partir des équations de la mécanique des fluides, traitées par ordinateur en s'imposant un certain nombre de contraintes (forme du bassin, flux de chaleur, etc.) les résultats de ces calculs sont ensuite comparés aux données. C'est le travail de milliers d'océanographes physiciens sur la planète., qui montre les mécanisme fondamentaux à l'oeuvre dans le climat.

Premier mécanisme, l'absorption du rayonnement solaire par l'océan. L'océan est un sorte de machine thermique qui convertit la chaleur en mouvement. La source d'énergie, c'est le rayonnement solaire et le principal puits d'énergie, c'est la transformation d'eau liquide en vapeur d'eau qui constitue le deuxième mécanisme. Ces deux mécanismes rendent compte de 90 % du bilan énergétique de l'océan. Ce qui chauffe l'eau dans le rayonnement solaire, c'est l'infrarouge. Et cela se produit dans les premiers millimètres de la surface de l'océan qui est donc chauffé par le dessus. Pour faire pénétrer cette chaleur dans la masse océanique et la stocker, il faut l'agitation des vagues, la turbulence, le cisaillement. L'évaporation est un transfert de chaleur latente : c'est-à-dire la quantité de chaleur nécessaire pour transformer de l'eau liquide en vapeur d'eau à la même température. Cette chaleur sera restitué là où la vapeur se transforme en eau, se condense. C'est une énergie énorme de l'ordre de 585 calories par gramme d'eau. A titre de comparaison, c'est l'énergie nécessaire à élever la température d'un demi-litre d'eau d'un degré ! Quand une particule d'eau s'évapore, elle prend de la chaleur où elle s'évapore, quand les nuages se condensent la chaleur latente est restituée à l'atmosphère : il s'agit donc d'un transport de chaleur très important.

Troisième mécanisme, le transport méridien de chaleur par les courants océaniques. Dans l'Atlantique Nord, le Gulf Stream apparaît comme une rivière chaude en face de la Floride, au fur et à mesure qu'il s'engage dans l'Atlantique, il perd sa chaleur pour arriver à une température plus ou moins semblable à celle des eaux environnantes. En sens inverse, le courant nord équatorial se réchauffe le long de l'équateur... Il faut ajouter des mécanismes de tapis roulant comme celui étudié en mer de Norvège. Ces mécanismes sont loin d'être connus partout. Il y a vingt ans, on ne savait rien de toute la région de l'Antarctique et du sud de l'océan Indien. La circulation océanique actuelle est connue dans ses grands traits mais pas dans le détail ni dans sa variabilité dans le temps.

Tous ces échanges sont turbulents. Il y a une sorte d'agitation aléatoire qui rend impossible toute prévision dans le détail. Ces systèmes sont sensibles aux conditions initiales. Cette turbulence a un effet physique fondamental : par rapport à une situation sans turbulence, elle multiplie les échanges par un million !

* Directeur du laboratoire d'océanographie physique au Muséum national d'histoire naturelle.

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