Variabilité de la circulation thermohaline en Atlantique Nord - LMD

Pour faciliter la compréhension de ce document à des lecteurs non spécialistes, il a été
jugé utile de rappeler la définition de certains termes dans le glossaire, en page 72. Ces mots
sont signalés par une astérisque.
I. Introduction
La circulation thermohaline* est une circulation océanique d’échelle globale qui
participe au transport de chaleur de l’équateur vers les pôles et favorise ainsi un climat doux sur
l’Europe. L’étude de sa variabilité peut donc permettre de mieux appréhender la variabilité du
climat dans nos régions et contribuer à sa prévision décennale. Cette première partie propose
une description de la circulation thermohaline* et de son implication dans le climat, puis un
exposé des théories actuelles expliquant sa variabilité. Les données utilisées au cours de ce
travail sont tirées de simulations du modèle CNRM-CM3, présentées dans la partie II. Puis, la
partie III aborde les différents aspects de la variabilité de la circulation thermohaline* en
Atlantique et met en évidence ses liens avec la convection* profonde aux hautes latitudes.
Enfin, les principaux résultats quant au rôle de l’atmosphère dans la variabilité de l’océan
profond seront exposés en partie IV.
1. Etat moyen de la circulation thermohaline
Comme son nom l’indique, la circulation thermohaline* est la circulation océanique induite par
des gradients de température ou de salinité qui créent des gradients de densité. Les premières
théories sur la circulation abyssale ont été développées par Stommel (1958) et Stommel et
Aarons(1960a,b). Puis, Gordon (1986) et Broecker (1987) en ont proposé les premières
descriptions complètes. D’après Broecker (1987), cette circulation profonde est la conséquence
de la plongée d’eaux très denses aux hautes latitudes de l’Océan Atlantique. Ces eaux de
surface plongent du fait de leur température très basse et de leur salinité très élevée. En effet,
l’Océan Atlantique possède la salinité moyenne la plus élevée du globe. Cela est lié à un déficit
de précipitations par rapport à l’évaporation (Tomczak et Godfrey, 1994). Ainsi, des eaux
atlantiques particulièrement salées peuvent être transportées vers les hautes latitudes par le Gulf
Stream* prolongé par la dérive Nord-Atlantique*, en rose sur la figure I-1. Par ailleurs, le
faible flux solaire atteignant les pôles est responsable des températures très froides dans ces
régions. Les eaux de la dérive Nord-Atlantique* se refroidissent alors au cours de leur trajet
pour atteindre des densités très élevées, qui vont leur permettre de plonger. C’est la
combinaison d’une salinité très importante dans l’Océan Atlantique (Tomczak et Godfrey,
2003) et de la possibilité pour les courants de surface d’atteindre des latitudes élevées où la
température est très basse qui permet la convection* dans cet océan. Cette circulation de
surface constitue la branche supérieure atlantique de la circulation thermohaline*.
Puis, les eaux profondes formées par cette plongée, appelées Eaux Profondes Nord-
Atlantique (NADW), se déplacent en profondeur via un courant de bord ouest : le « Deep
Western Boundary Current » (DWBC), représenté en bleu sur la figure I-1. L’existence de ce
courant a été découverte par Wüst, en 1935, puis justifiée par la théorie de Stommel en 1958 et
enfin observée pour la première fois par Swallow and Worthington, en 1961. Le transport
associé a été plus récemment estimé à 20% du transport du Gulf Stream*, c’est-à-dire 13Sv
(1Sv=10 6 m 3 /s) en Atlantique subpolaire (McCartney and Talley, 1984; Schmitz and
McCartney, 1993).
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