|  | Formation de tourbillons à cœur chaud (W) et cœur froid (C) dans le Gulf Stream | |
Exercice 3 : Les tourbillons
Lorsque les courants océaniques se dirigent vers la côte, la profondeur de l’eau diminue. Le contact accru consécutif avec le fond marin génère des frottements qui ralentissent le flux du courant océanique.
En ralentissant, le courant devient aussi plus propice aux déviations, qui sont causées par la forme irrégulière du fond marin (bathymétrie du fond océanique), et aux projections le long de la côte. Tout cela est à l’origine des grands méandres des courants.
De plus, les courants rapides comme le Gulf Stream sont très turbulents et présentent de grosses différences de débit en leur sein-même, ainsi que des zones de marge importantes où les masses d’eau convergent et divergent. Dans les régions où les différences de densité horizontale sont importantes, le flux devient très sinueux, les méandres finissent par se séparer du courant principal pour former des tourbillons hautement énergétiques.
Les tourbillons sont des anneaux qui tournent dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens contraire, et qui se coupent du courant principal tout en piégeant de l’eau chaude ou froide en leur centre. Les tourbillons qui se forment à partir du Gulf Stream sont des tourbillons de méso-échelles de 50 à 200 kilomètres de diamètre. La différence de température entre un tourbillon et les eaux environnantes crée une différence de densité importante qui en prolonge la durée. Cette dernière peut varier d'un mois à plusieurs années.
Les tourbillons revêtent une importance considérable dans de nombreux processus océaniques. Ils génèrent autour d’eux d’énormes variations du niveau de la mer, en transportant et en redistribuant la salinité et la chaleur entre les différentes masses d’eau, et en échangeant de la chaleur et de l’eau avec l’atmosphère. Ils peuvent atteindre des profondeurs de plus de 1 500 mètres et leurs différences de niveau entraînent une remontée (upwelling) pour les tourbillons froids ou une plongée (downwelling) dans le cas des tourbillons chauds. Ils jouent donc un rôle important en mélangeant les différentes couches de l’océan, en faisant remonter les nutriments des eaux profondes en surface et en concourant à la fertilisation de la couche supérieure de l’océan.
Les tourbillons peuvent être détectés par les capteurs infrarouges des satellites et sont nettement visibles sur les images de SST. Les images fournies pour l’exercice suivant sont des produits de température de surface de la mer de niveau 2 acquis par l’instrument MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) à bord du satellite Aqua (EOS PM).
Exercice avec LEOWorks
Ouvrez l’image de SST en haute résolution 2012 MODIS. Vous remarquerez comment le Gulf Stream se sépare de la côte du Cap Hatteras et commence à former des méandres. Certains tourbillons se coupent du courant principal.
1. Combien de tourbillons distinguez-vous sur l’image ?
2. En utilisant la fenêtre Pixel Info View, trouvez les coordonnées géographiques d’un tourbillon chaud futur. Localisez maintenant un tourbillon froid. Expliquez brièvement comment se forment ces tourbillons chauds et froids (pensez au contre-courant entre le Gulf Stream chaud et le courant du Labrador froid). Tournent-ils dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens contraire ?
La fenêtre Pixel Info View affiche aussi les valeurs de température des pixels de l’image.
3. Mettez le curseur sur les méandres du Gulf Stream et lisez-en la température en degrés Celsius. Déplacez le curseur sur l’image et observez comment la température change. Vous pouvez utiliser Profile Plot pour visualiser la hausse ou la baisse de température entre le cœur et la couronne des tourbillons. Vous pouvez aussi tracer le profil du Gulf Stream au point le plus froid de l’image. Quelle est la différence de température ? (N’oubliez pas de zoomer sur le tableau pour visualiser les différences de température.)
4. Utilisez maintenant Tools/Measure pour mesurer le diamètre des tourbillons. Quel nom donne-t-on aux tourbillons qui atteignent approximativement cette taille ?
5. Le niveau de la mer d’un tourbillon chaud sera-t-il plus haut ou plus bas que celui de l’eau environnante ? Comment expliquez-vous cette différence ? Pourquoi est-ce important pour la pêche
océanique ?
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