Température de l'océan: sources, bilan thermique et distribution

Lisez cet article pour en savoir plus sur la température des océans: sources, bilan thermique et distribution!

L’étude de la température des océans est importante pour déterminer le mouvement et les caractéristiques de grands volumes d’eau, le type et la répartition des organismes marins à différentes profondeurs des océans, le climat des terres côtières, etc.

Trois types d'instruments sont utilisés pour enregistrer les températures des océans, à savoir. (i) les thermomètres de type standard sont utilisés pour mesurer la température de surface, (ii) les thermomètres à inversion sont utilisés pour mesurer la température sous la surface, et (iii) les thermographes. De nos jours, les instruments à auto-enregistrement automatique sont également utilisés à la place des thermomètres susmentionnés.

Source de chaleur dans les océans:

Le soleil est la principale source d’énergie des océans, comme de tout ce qui se passe sur cette terre. En dehors de cela, l'océan est également chauffé par la chaleur intérieure de l'océan lui-même.

L'eau de mer est chauffée par trois processus:

(1) L'absorption du rayonnement solaire est maximale dans les régions de basse latitude en raison de l'insolation verticale et d'une durée plus longue de la lumière du jour, alors qu'elle diminue progressivement vers les pôles. Même à la même latitude, l’insolation solaire reçue par l’océan varie en fonction de facteurs tels que les courants et la nébulosité.

(2) Les courants de convection dans la masse d'eau réchauffent également l'eau océanique. Étant donné que la température de la terre augmente avec la profondeur, les eaux des grandes profondeurs sont chauffées plus rapidement que les couches supérieures de l’océan. Ainsi, une circulation océanique de convection au niveau des couches inférieures de l'eau de l'océan se produit, provoquant une circulation de chaleur dans l'eau.

(3) L'énergie cinétique est produite par les frictions causées par le vent de surface et les courants de marée, qui augmentent les contraintes exercées sur la masse d'eau. Ainsi, l'eau de mer est chauffée.

L'eau de mer est refroidie par les processus mentionnés ci-dessous:

1. Le rayonnement de retour de la surface de la mer se produit lorsque l’énergie solaire une fois reçue est réémise sous forme de rayonnement à longues ondes de l’eau de mer.

2. Un échange de chaleur entre la mer et l'atmosphère a lieu, mais uniquement si l'eau de mer est plus froide ou plus chaude que l'atmosphère.

3. L'évaporation a lieu lorsque l'eau de mer est chaude, la surface est froide et la stratification atmosphérique instable.

Bilan thermique des océans:

Le bilan thermique, en général, suggère que l'offre totale d'énergie est compensée par la perte d'une quantité égale d'énergie. Mosby a estimé que l'excédent annuel moyen d'ensoleillement entre l'équateur (0 °) et 10 ° de latitude nord était d'environ 0, 170 g cal / cm ² / min, alors qu'il était d'environ 0, 040 g cal / cm ² / min. entre 60 ° N et 70 ° N. Cette différence d'excédent d'insolation disparaît complètement si l'on prend en compte toutes les régions latitudinales.

Distribution de la température des océans:

La répartition de la température est guidée par les facteurs suivants:

1. La durée quotidienne moyenne d'insolation et son intensité.

2. L'épuisement de l'énergie par insolation, réflexion, diffusion et absorption.

3. L'albédo de la surface de la mer et sa nature variable en fonction de l'angle des rayons du soleil.

4. Les caractéristiques physiques de la surface de la mer, par exemple le point d'ébullition de l'eau de mer, sont augmentées lorsque la salinité est plus élevée et inversement.

5. Transfert de chaleur par évaporation et condensation.

6. vents dominants; tirer l'eau de surface chaude ou froide vers les régions froides ou chaudes du monde: ce phénomène provoque une remontée d'eau froide dans les zones chaudes des courants océaniques et inversement; L’état brumeux de la mer sur la côte nord-est des États-Unis est le résultat du vent froid qui souffle de la terre vers l’océan.

7. Conditions météorologiques locales telles que cyclones, tempêtes et ouragans.

8. la présence de crête sous-marine; La température est affectée par un mélange moindre des eaux d'un côté de la crête jusqu'au fond, tandis qu'un mélange plus important des eaux se produit de l'autre côté de la crête.

9. La forme de l'océan: les mers étendues en latitude dans les régions de basse latitude ont des eaux de surface plus chaudes que les mers longitudinales; Par exemple, la mer Méditerranée, très étendue en latitude, enregistre une température plus élevée que celle du golfe de Californie, étendue dans le sens de la longueur.

Gamme de température de l'océan:

Les océans et les mers se réchauffent et se refroidissent plus lentement que les surfaces terrestres. Par conséquent, même si l’insolation solaire est maximale à midi, la température de surface de l’océan est maximale à 14 heures.

La fourchette moyenne de températures diurnes ou quotidiennes est d'à peine 1 degré dans les océans et les mers. La température la plus élevée dans les eaux de surface est atteinte à 14 heures et la plus basse à 5 heures. La plage diurne de température est la plus élevée dans les océans si le ciel est dépourvu de nuages ​​et que l'atmosphère est calme.

La plage annuelle de température est influencée par la variation annuelle de l'ensoleillement, la nature des courants océaniques et les vents dominants. Les températures maximales et minimales dans les océans sont légèrement retardées par rapport à celles des terres émergées (les maximales étant en Août et les minimales en Février). La température des océans du nord du Pacifique et de l’Atlantique nord est plus étendue que celle des parties méridionales, en raison de la différence de force des vents dominants venant de la terre et de courants océaniques plus importants dans les parties méridionales des océans.

Outre les plages de température annuelles et diurnes, il existe également des fluctuations périodiques de la température de la mer. Par exemple, le cycle de taches solaires de 11 ans entraîne une augmentation de la température de la mer après un intervalle de 11 ans.

Température de la surface de la mer:

La température de surface des océans est représentée graphiquement par des isothermes. La température diminue de l'équateur aux pôles. Cependant, la température de la surface de la mer la plus élevée est observée non pas exactement sur l’équateur mais légèrement au nord de l’équateur: ceci est dû à la présence d’une zone terrestre maximale au nord de 0 ° de latitude.

Les masses d'eau de l'hémisphère sud, dans leur ensemble, affichent une température moyenne supérieure à celles de l'hémisphère nord, car la plus grande proportion de terres dans l'hémisphère nord absorbe plus d'énergie solaire que l'eau. De plus, en raison de la présence de continents dans l'hémisphère nord, la circulation de l'eau et le transport de chaleur ne sont pas efficaces dans cet hémisphère, alors que dans l'hémisphère sud, c'est tout le contraire.

Distribution horizontale de la température:

La distribution horizontale de la température est représentée par des lignes isothermes, c'est-à-dire des lignes joignant des lieux d'égale température. Les isothermes de la surface de la mer en février pour l’océan Atlantique révèlent que les lignes isothermes sont étroitement espacées au sud de Terre-Neuve, près de la côte ouest de l’Europe et de la mer du Nord, puis que les isothermes s’élargissent pour former un renflement vers le nord près de la côte de Norvège.

La cause de ce phénomène réside dans le courant froid du Labrador qui coule vers le sud le long de la côte nord-américaine, ce qui réduit la température de la région plus fortement que dans d’autres endroits situés à la même latitude; dans le même temps, le Gulf Stream chaud se dirige vers la côte ouest de l’Europe et fait monter la température de la côte ouest de l’Europe.

Dans la partie sud-ouest de l'Atlantique, les isothermes se gonflent vers le sud-ouest en raison du courant chaud du Brésil, mais dans la partie orientale de l'Atlantique Sud, les isothermes se plient vers le nord-ouest en raison du courant froid de Benguela. Plus au sud, les isothermes sont parallèles en raison de la dérive dominante des vents d'ouest.

La distribution de la température dans l'Atlantique nord et sud n'est pas symétrique. Par exemple, dans l’Atlantique Nord, l’isotherme à 5 ° C atteint 70 ° de latitude nord tandis que dans la moitié sud de l’Atlantique, il ne dépasse jamais 50 ° de latitude sud, car le Gulf Stream est plus puissant et sa latitude est bien supérieure à celle du Brésil. actuel. De plus, il existe une différence considérable entre l’est et l’ouest de l’Atlantique. Dans la partie occidentale, près de la côte du Labrador, une température de 0 ° C est enregistrée, mais de 9 à 13 ° C sur la côte ouest de l’Europe.

Dans les mers marginales, la température varie en fonction de la latitude et de l'emplacement. Par exemple, la Méditerranée enregistre des températures plus élevées que l'océan Atlantique voisin, mais la Baltique et la baie d'Hudson sont plus froides que l'Atlantique.

Dans la moitié nord du Pacifique, les isothermes et les latitudes sont presque parallèles, mais sur les côtes de l'Amérique du Nord, les isothermes se plient légèrement vers le nord sous l'influence du courant chaud de Kuroshio et le long des côtes du Japon, les isothermes sont étroitement espacés en raison du froid d'Oyashio. actuel.

Dans la région équatoriale de la partie occidentale du Pacifique, des températures élevées sont enregistrées lorsque le courant chaud équatorial circule vers le sud. Dans la partie orientale du Pacifique, les basses températures prévalent en raison de l’influence du courant froid du Pérou. Dans le Pacifique Sud, les isothermes forment des boucles mineures en raison de la chaleur du Pérou ou du courant de Humboldt.

Dans l'océan Indien, les isothermes de 25 ° C, 27 ° C et 28 ° C occupent l'emplacement central de l'océan. Vers le sud, aucune différence n’est observée avec le Pacifique, les isothermes se conformant approximativement aux parallèles, à l’exception d’une petite boucle près du cap de Good Hope en raison du froid du courant d’Agulhas. Les isothermes se plient vers le sud, près des côtes d'Afrique du Nord, à cause d'un courant froid qui coule du cap Guardafui vers le sud-ouest.

La même isotherme se plie vers le nord dans la mer d'Oman lorsqu'elle pénètre dans la péninsule indienne, mais dans le golfe du Bengale, elle se plie vers le sud sous l'effet de la dérive de la mousson. Les masses d’eau fermées comme la mer Rouge ont une température plus élevée vers le sud en raison du mélange d’eaux de haute mer. Le golfe Persique enregistre des températures inférieures à celles de l'océan Indien sous l'influence de terres froides.

La situation en août est nettement différente de celle de l’isotherme de février. Dans l’Atlantique, la glace dans l’Arctique fond, ce qui crée une boucle vers le nord de toutes les isothermes du détroit de Davis. Les courbes d'isothermes pointues vers le nord sur la côte norvégienne sont absentes en août. En moyenne, les isothermes de l'Atlantique Nord se déplacent vers le nord en août. Le sud du Pacifique montre des lignes isothermes et des latitudes placées parallèlement. Vers l'ouest, l'océan atlantique voisin de la région Australie-Asie est témoin d'une température pouvant atteindre 28 ° C alors que le courant équatorial circulant vers l'ouest entraîne des eaux chaudes vers le Pacifique occidental.

Dans l'océan Indien, la température de surface la plus élevée (28 ° C) est enregistrée au-dessus de la mer d'Oman et du golfe du Bengale. En août, les mers fermées telles que la mer Rouge et le golfe Persique affichent des températures plus élevées (30 à 33 ° C) que celles de la haute mer en raison de leur contact avec des zones terrestres chaudes.

Distribution verticale de la température:

Il y a une diminution progressive de la température avec l'augmentation de la descente. Normalement, 90% de la chaleur solaire est absorbée dans les 15, 6 m (60 pieds) d’eau les plus élevés. La température de l’eau de mer ne correspond à la température de surface qu’à une profondeur d’environ 100 m et, avec une descente supplémentaire, la température diminue généralement.

Dans les mers et les océans tropicaux, trois couches peuvent être reconnues de la surface au fond. La première couche a une épaisseur d'environ 500 m et une température variant entre 20 et 25 ° C. Dans les régions de latitude moyenne, cette couche supérieure se trouve uniquement en été. La couche de thermodine se trouve juste en dessous de la première couche. Il se caractérise par une diminution rapide de la température avec une profondeur croissante. La troisième couche est très froide et s'étend jusqu'au fond de l'océan.

Contrairement aux océans tropicaux, dans les régions polaires, une seule couche d'eau froide est identifiée. Il s'étend de la surface au fond.

Alors que la température de l'eau diminue avec l'augmentation de la descente, certains scientifiques ont divisé les océans en deux grandes zones: (i) la zone photique ou euphotique, qui s'étend de la surface supérieure à 200 m; la zone photique reçoit une insolation solaire adéquate; et ii) la zone aphotique s’étendant de 200 m jusqu’au fond de l’océan; cette zone ne reçoit pas de rayons de soleil suffisants.

Les caractéristiques suivantes de la distribution verticale de la température de la mer sont les suivantes:

1. Bien que la température diminue avec l’augmentation de la profondeur jusqu’à environ 2000 m, elle devient presque stagnante. Même sous les latitudes tropicales, la température dépasse rarement 4, 4 ° C à environ 1524 m en dessous; il diminue de 1, 7 ° C à 0 ° C à environ 4267 m.

2. Le taux de diminution de la température en fonction de la profondeur est plus élevé à l'équateur qu'aux pôles: la température de surface est plus élevée dans les régions de basse latitude, tandis qu'en profondeur, la température reste presque la même sous les hautes et les basses latitudes.

3. La température de surface et sa diminution à la baisse sont influencées par la remontée des eaux de fond. Dans les régions d'upwelling d'eau froide, la descente verticale de la température est inférieure à celle d'autres régions non affectées par l'upwelling, même aux basses latitudes. De telles conditions sont observées sur les côtes africaines et californiennes.

4. Dans certains cas, les eaux de surface denses coulent en raison de la convergence avec un fond dense ou une couche intermédiaire. Ainsi, l'eau froide coule et se déplace vers les basses latitudes plus chaudes. Dans ce processus, le taux de chute de la température est affecté aux latitudes les plus basses. Dans les régions arctiques et antarctiques froides, on observe un affaissement de l'eau froide et son mouvement vers les basses latitudes.

5. Dans les régions équatoriales, les eaux de surface présentent parfois une température et une salinité plus basses en raison de fortes précipitations, alors que les couches situées en dessous ont des températures plus élevées.

6. Les mers fermées des latitudes inférieures et supérieures enregistrent des températures plus élevées au fond; Cependant, les facteurs à l'origine de ce phénomène diffèrent des mers fermées de haute latitude aux mers fermées de basse latitude.

Les mers fermées de basses latitudes comme la mer de Saragasso, la mer Rouge et la mer Méditerranée ont des températures de fond élevées dues à une forte insolation tout au long de l'année et à un mélange moins intense des eaux chaudes et froides. Dans ces mers fermées, le mélange d'eau libre est contrôlé en raison de leur fond en forme de soucoupe et de leur eau peu profonde située sur la crête sous-marine.

Dans le cas des mers fermées à haute latitude, les couches inférieures de l'eau sont plus chaudes car une eau de salinité légèrement supérieure et la température se déplacent de l'océan extérieur en tant que courant sous la surface. Par conséquent, un renversement de la température avec la profondeur est commun.

7. La présence de barrières sous-marines peut entraîner des conditions de température différentes des deux côtés de la barrière. Par exemple, dans le détroit de Bab-el-Mandeb, la barrière sous-marine a une hauteur d'environ 366 m. En conséquence, la température des eaux de surface de la mer Rouge pour le mois le plus chaud est de 29, 4 ° C et de 21, 1 ° C à une profondeur de 800 brasses. De l’autre côté de la barrière, la température à 800 brasses dans l’océan Indien est d’environ 2, 8 ° C.

Formation de glace dans la mer:

La formation de glace dans les océans Arctique et Antarctique influence dans une large mesure la température globale des océans.

La glace provient des sources suivantes:

(i) La glace de rivière exerce une influence importante sur les plateaux continentaux de la Sibérie et de l'Amérique.

(ii) Les chutes de neige sur les terres sont déposées chaque année pour former de la glace de champ. La banquise se forme lorsque la glace de champ est brisée. Les floes sont ensuite brisés pour former une banquise. Les icebergs sont de grandes masses de glace qui flottent sur la mer après avoir été séparés de leur lieu d'origine.

La formation de glace dans les régions de latitude élevée entraîne des courants océaniques froids provenant de régions de latitude élevée, par exemple, courant de Labrador, courant de Oyashio, courant de Pérou, courant de Benguela, courant de l’Australie occidentale, etc.

En outre, les courants froids s'écoulent sous la forme de courants océaniques souterrains vers les régions de latitude inférieure, ce qui entraîne une remontée des courants océaniques. Par exemple, la remontée de courant des Canaries près de la côte ouest des îles Britanniques et de la Scandinavie entraîne une croissance abondante de la formation de plancton (nourriture des poissons). Le poisson est donc un produit majeur de cette région.