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EPFL - LASEN Cours d’économie hydraulique 8 ème semestre Page 8 LASEN D’abord, les mers et océans prennent toute leur importance car ils contiennent 93% de la quantité totale de carbone disponible sur la planète. On se rappelle que la vie biologique ne se développe qu’en présence principalement de carbone, d’hydrogène, d’oxygène, d’azote, de soufre et de phosphore. Ensuite, les eaux de mer sont un des maillons de la chaîne du cycle de l’eau. Elles se composent essentiellement : - de sel (le sodium (Na), le magnésium (Mg), le soufre (S)) pour les plus importants - du gaz dissous (le chlore (Cl 2 ), l’oxygène (O 2 ) et le gaz carbonique (CO 2 )) - d’oligo-éléments (l’iode, par exemple) Il faut noter que les eaux de mers contiennent 50 fois plus de gaz carbonique (CO 2 ) que l’atmosphère n’en renferme. Ce gaz est partiellement dissout dans l’eau en acide carbonique (H 2 CO 3 ) et sous forme de carbonate. Le CO 2 contribue ainsi à maintenir le pH des eaux marines aux environs de 8 (situation plutôt basique qu’acide). Enfin, le CO 2 contribue au bon fonctionnement du cycle photosynthèse – respiration de la biosphère aquatique. Pour être plus complet sur l’hydrosphère océanique, le tableau 1.4.2 ci-dessous donne une synthèse des éléments essentiels qui la caractérisent. OCÉANS Pacifique Atlantique Antarctique Indien Arctique Localisation Des côtes américaines à l'est Sur 115'000 km entre le Groenland Océan polaire du nord jusqu'à l'Asie et l'Australie à l'ouest au nord et l'Antarctique au sud En anneau autour du pôle sud et reliant trois autres océans (Pacifique, Atlantique et Indien) Ouvert à l'ouest sur l'Antarctique et fermé au nord par les côtes asiatiques Superficie 178,7 millions de km 2 , soit le 35% de la superficie du globe 91,6 millions de km 2 , soit le 18% de la superficie du globe 76,2 millions de km 2 , soit le 15% de la superficie du globe 14,8 millions de km 2 , soit le 3% de la superficie du globe Volume 707,1 millions de km 3 (1/2 volume d'eau de la planète) 330,1 millions de km 3 284,6 millions de km 3 16,7 millions de km 3 Profondeur moyenne 4'267 m 3'602 m 3'736 m Profondeur particulière La fosse des Mariannes, la plus profonde du monde avec 11'035 m Porto Rico 9'218 m la Sonde-Java 7'450 m 5'520 m La banquise est permanente faite de glace de mer Phénomènes constatés Berceau de "El Niño", phénomène Sous un climat plutôt tempéré cyclique (2 à 7 ans). Il se produit grâce au courant chaud du "Gulf une inversion du sens des courants Stream" entre est et ouest due à l'affaiblissement des vents, alizés, dans l'hémisphère nord qui ne poussent plus les eaux superficielle chaudes vers l'ouest. Les conséquences sont sécheresse en Indonésie et pluies torrentielles sur le Pérou Vents violents (4ème rugissants, 5ème furieux, 60ème hurlants). Ces vents servent de moteur dans les échanges d'eaux profondes par la création de courants d'ouest en est Vaste tourbillon en sens inverse des aiguilles d'une montre qui donne sur les côtes d'Afrique le courant des Aiguilles pour la partie sud australe. Pour la partie nord boréale, sous l'influence de la mousson, les courants tendent à changer de direction comme les vents Sensible au réchauffement climatique (la fonte des glaces) et au accumulation de polluants amenés par les masses d'air. Une réelle menace écologique existe Richesses contenues En proportions variables, on trouve dans les océans, des gisements de pétrole, de gaz, des pharmacopées (plus de 20'000 substances biochimiques), des produits issus de la pêche, des métaux précieux (or, argent, manganèse, nickel, ...), de l'espace pour agrandir des territoires (Abu Dhabi et Dubaï) et une biodiversité marine importante Tableau 1.4.2 : Synthèse de l’hydrosphère océanique
EPFL - LASEN Cours d’économie hydraulique 8 ème semestre Page 9 LASEN 1.4.2 Les eaux continentales Les eaux continentales sont alimentées par environ 117'000 km 3 d’eau de précipitations annuelles. Cette eau est hélas inégalement répartie (voir tableau 1.4.3 ci-après) et irrégulièrement fournie dans le temps. Autre maillon de la chaîne du cycle de l’eau, les eaux continentales se caractérisent par : - les eaux dormantes ou lentiques ( 4/ lacs de dépression géologique comme le lac Léman, de cratère de volcan éteint, de barrages issus du mouvement des glaciers comme le lac d’Annecy) - - les eaux courantes ou lotiques (cours d’eau) - les eaux d’infiltration (eaux interstitielles, voir § 1.4.3) Par opposition aux eaux maritimes, les eaux continentales sont dites douces. Issues des pluies, elles contiennent aussi du gaz carbonique (CO 2 ) et se sont chargées en calcaires, dont surtout en carbonate de calcium (CaCO 3 ) qui participe partiellement à la définition de la dureté des eaux continentales. Outre ce qui précède, elles se composent : - d’oxygène venu de l’atmosphère - de composés de soufre (sulfates) - de composés de silice (silicates) - de composés d’acide nitrique et nitreux (nitrates et nitrites) 5/ - de composés azotés (ammonium NH 4 ) - de composés du fer et du phosphore - des oligo-éléments sous forme de traces Tous ces éléments contribuent au développement de la faune et de la flore aquatique, pour autant que les équilibres des composants naturels soient préservés. Dans la Figure 1.3.4 précédente, on donnait la répartition des mouvements annuels d’eau terrestre pour un volume d’environ 117'000 km 3 . Selon les valeurs données par United Nations Environment Programme (UNEP) de mars 2002, la répartition par continent est donnée dans le tableau 1.4.3 ci-après. 4/ Le lac Baïkal (Sibérie de la Fédération de Russie) représente le 1/5 des réserves d’eau douce de la planète. C’est le plus profond des lacs qui atteint 1637 m de profondeur. 5/ Avec les phosphates, les nitrates en excès sont des agents de pollutions majeures, soit en perturbant les équilibres électrochimiques du vivant, soit en contribuant à raréfier la présence d’oxygène.
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