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Gulf Stream, Kuroshio… : pourquoi les courants marins de bords ouest sont-ils aussi puissants ?

Crédits : earth.nullschool.net.

Une caractéristique frappante de la circulation océanique de surface à grande échelle est l’asymétrie existant entre l’ouest et l’est des bassins. Plus précisément, l’écoulement de l’eau se fait de façon beaucoup plus vigoureuse sur la partie occidentale des gyres océaniques. À quoi doit-on ce phénomène ?

Depuis l’élaboration des premières cartes océanographiques, on sait que les courants de bords ouest sont bien plus rapides et étroits que les courants de bords est. Le plus populaire d’entre eux est probablement le Gulf Stream. Un système de circulation emblématique qui charrie près de 150 millions de mètres cubes d’eau par seconde à son embouchure. Cette eau chaude venue des tropiques participe à la douceur caractéristique du climat ouest-européen.

courants marins
Instantané d’une simulation de la circulation océanique nord-atlantique. Notez le Gulf Stream à l’ouest et son ensemble de tourbillons de méso-échelle. Enfin, l’écoulement est beaucoup plus diffus à l’est. Crédits : Wikimedia Commons.

A contrario, à l’est, le flux de retour dirigé du nord vers le sud est lent et très étalé géographiquement. Il comprend notamment le courant des Canaries. On observe une structuration similaire des gyres dans le nord du Pacifique ou encore dans l’Atlantique sud et l’océan Indien. Mais pourquoi une telle différence entre la circulation à l’ouest et à l’est des bassins océaniques ?

L’impact de la dérive des masses d’eau sur les courants marins

La réponse comprend deux facteurs : la rotation terrestre et la présence des continents. En effet, ce sont ces contraintes sur le mouvement des masses d’eau qui vont donner à la circulation son asymétrie caractéristique. Lorsque l’océan est mis en mouvement par le vent, il subit l’effet Coriolis qui va induire une déviation – vers la droite dans l’hémisphère nord, vers la gauche dans l’hémisphère sud. Or, et c’est fondamental, cette dernière dépend de la latitude. Elle est plus marquée près des pôles que près de l’équateur. Ainsi, les particules fluides seront plus fortement déviées dans la partie polaire des gyres que dans leur partie tropicale. On parle d’effet beta. Par conséquent, le bilan est à une dérive nette de masse vers l’ouest comme l’indique le schéma ci-dessous.

Les vents associés à l’Anticyclone des Açores (pointillés noirs) mettent l’eau en mouvement. L’effet Coriolis, via l’effet beta, génère ensuite une dérive de masse vers l’ouest (rappelée par les flèches vertes à droite). Bloquée par les continents, l’eau s’accumule (G), créant une forte pente à l’ouest et une faible pente à l’est. Ainsi, l’écoulement est canalisé sur la partie occidentale du bassin (Gulf Stream) mais dilué sur sa partie orientale (courants marins plus diffus). Crédits : Anders Persson, Uppsala.

Puisque cette eau se confronte aux obstacles que constituent les masses continentales, une accumulation va se former à l’ouest des bassins. La variation horizontale de hauteur d’eau – la pente – sera donc renforcée à cet endroit, d‘où un débit très rapide puisque l’écoulement est concentré sur une petite zone (effet de canalisation). La dynamique évoquée produit l’effet inverse à l’est du bassin où la pente est au contraire atténuée par le reflux de masse. En somme, l’écoulement se fait sur un espace beaucoup plus large et associé à un mouvement bien plus lent.

L’analogie de la bassine 

Enfin, terminons sur une image que l’on peut évoquer par analogie : celle d’une bassine d’eau placée sur le bord d’un plateau tournant. En lien avec l’accélération centripète, le fluide va se concentrer d’un côté de la bassine, ce qui témoigne d’une redistribution des masses d’eau. Un changement qui induirait des modifications majeurs des courants marins, dans l’hypothèse où ceux-ci étaient présents dans la bassine. Sur Terre, l’origine de l’accélération est différente mais liée à la rotation terrestre qui provoque un effet dit beta. Et ce, pour toute particule ou objet se déplaçant d’une latitude à une autre.

Source : Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics, Geoffrey K. Vallis.