Gulf Stream - Définition et Explications

Le Gulf Stream (en orange et jaune) au large de la côte est des États-Unis (fausses couleurs)
Le Gulf Stream (en orange et jaune) au large de la côte est des États-Unis (fausses couleurs)

Le Gulf Stream est un courant océanique qui prend sa source entre la Floride et les Bahamas et se dilue dans l'océan Atlantique (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de...) vers la longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre...) du Groenland (Le Groenland (prononcez /gʁɔɛn.lɑ̃d/, écrit Groënland dans...). Son nom est abusivement utilisé pour désigner la dérive nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) atlantique, voire l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par...) Atlantique Nord.

Découverte

Il était probablement connu des indiens Séminoles plusieurs siècles avant la découverte de l'Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et...). Dès 1513, lors de la découverte de la Floride, le navigateur Ponce de León remarque que ses navires sont emportés par un important et rapide courant d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) chaude qui vient de l'actuelle mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) des Antilles (Les Antilles sont un vaste archipel situé dans la mer des Caraïbes. L'archipel forme un...). Ce n'est qu'en 1770 que Benjamin Franklin (Benjamin Franklin (17 janvier 1706 à Boston - 17 avril 1790 à...), alors responsable de l'administration des Postes fait réaliser une étude approfondie et une cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le...) détaillée du Gulf Stream (Le Gulf Stream est un courant océanique qui prend sa source entre la Floride et les Bahamas et se...) pour améliorer le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) du courrier avec la Grande Bretagne. Il participera lui-même aux études et ce travail aura un tel retentissement qu'il donnera lieu à la légende selon laquelle c'est lui qui l'aurait nommé, voire découvert. En réalité, l'existence du courant est largement connue et acceptée dès 1519 et il est cartographié deux fois avant la fin du XVIIe siècle.

Étendue

Gulf Stream et sa circulation dans l'Atlantique nord
Gulf Stream et sa circulation dans l'Atlantique nord

Le Gulf Stream est constitué de la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) du courant de Floride, du courant de Cuba et du courant nord équatorial. Au large de la Floride c'est un véritable fleuve (En hydrographie francophone, un fleuve est un cours d'eau qui se jette dans la mer ou dans...), de 80 à 150 km de large et de 800 à 1200 m de profondeur, qui s'écoule à une vitesse (On distingue :) de 2 m/s, et dont les bords sont visibles à l'œil nu. Il longe alors la côte vers le nord jusqu'au cap Hatteras, puis se dirige vers l'est en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) des méandres qui finissent par se détacher du courant principal sous forme de tourbillons qui s'atténuent en plusieurs jours ou quelques semaines. Ces tourbillons sont le principal mécanisme de ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position déviée...) et de dilution (La dilution est un procédé consistant à obtenir une solution finale de concentration...) du courant.

La limite sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) du courant se dilue rapidement dans l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau...) dont la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et la salinité sont très peu différentes. Au contraire la limite nord-ouest (Le nord-ouest est la direction entre les points cardinaux nord et ouest. Le nord-ouest est...) constitue également la limite sud-est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est...) du courant du Labrador, froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) et coulant en sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à...).

Au sud du Groenland on continue à observer des poches d'eaux plus chaudes mais le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) de l'eau ne se fait plus vers l'est que statistiquement. Une bouteille jetée à la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) pourra se diriger pendant une journée dans à peu près n'importe quelle direction, en une semaine elle aura changé plusieurs fois de direction mais ce n'est qu'au bout de plusieurs semaines qu'il sera clair que son déplacement moyen se fait vers le nord-est (Le nord-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux nord et est. Le nord-est...).

Mécanisme

Ce courant marin (Un courant marin est un déplacement d'eau de mer caractérisé par sa direction, sa vitesse et son...) est issu de la différence d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...) entre la surface des eaux du golfe (Un golfe (italien golfo, grec kolpos, pli) est une partie de mer avancée dans les terres, en...) du Mexique et celle de l'Atlantique. Cette différence de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) est elle même due à diverses causes : rotation de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), circulation thermohaline (La circulation thermohaline est la circulation permanente à grande échelle de l'eau des océans...), circulation atmosphérique (La circulation atmosphérique est le mouvement à l'échelle planétaire de la...) (alizés), configuration de la côte.

Le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) de la circulation thermohaline est la différence de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) due à la salinité et à la température des eaux. Les eaux arctiques sont plus denses car elles sont plus froides et plus salées. Les eaux atlantiques sont moins denses car elles sont plus chaudes et moins salées. Les premières plongent donc sous les secondes en direction de l'Antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus...), créant une aspiration des eaux atlantiques vers le nord.

Théories sur les effets du phénomène

En 1855, un lieutenant de marine des États-Unis, Matthew Fontaine Maury (Matthew Fontaine Maury (1806 - 1873), était un officier de la United States Navy qui a...), publia The Physical Geography Of The Sea and its Meteorology, ouvrage qui eut un succès retentissant. il y posait l'hypothèse que le Gulf Stream jouait un rôle majeur dans la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) des températures hivernales de l'Ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se...) de l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un...). À partir d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) faites de part et d'autre de l'Atlantique, l'auteur concluait que le Gulf Stream, seule vraie source de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) locale était responsable du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...) hivernal européen particulièrement doux.(15°C de plus en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) que pour l'Est canadien). Mais ne disposant pas de relevés climatiques précis de haute-mer, l'auteur n'a pas distingué les climats " maritimes " de climats continentaux, en réalité fondamentalement différents.

Selon cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...), c'est le Gulf Stream, chaud, qui transférerait en hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) son énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation...) aux vents d'ouest froids, stabilisant le déséquilibre entre les couches atmosphérique et océanique, dû à un rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement...) diminué. Les deux couches s'équilibreraient, réduisant de la sorte le refroidissement des températures. Cette théorie vieille de plus d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...) a été largement diffusée jusque dans les années 1990, dont par les manuels de géographie (La géographie (du grec ancien γεωγραφία...) et les Encyclopédies, sans pourtant jamais avoir été scientifiquement confirmée. On ignore encore l'importance exacte des impacts du Gulf Stream sur le climat européen continental ou océanique, ou sur la formation des nuages.

En fait, le Gulf Stream pourrait jouer un rôle climatique, mais plus complexe et peut-être indirect. Il n'est en tous cas pas seul à expliquer la douceur relative des hivers européens. L'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) accumulée l'été par le continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens...) eurasiatique, mais surtout par les mers est pour partie restituée l'hiver aux masses d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) poussées par les vents notamment au dessus de l'Atlantique, sans que ces derniers connaissent les perturbations que leur imposent les chaines montagneuses orientées Nord-sud qui bordent les Amériques.
D'autre part, le courant océanique de jet, c'est-à-dire la déviation des vents par la rotation de la Terre, ou force de Coriolis apporte en hiver sur le continent, grâce aux vents d'Ouest dominants, de l'air océanique beaucoup plus doux que l'air continental. Or les vents dominants viennent de l'ouest en Europe et plutôt du Nord pour l'Amérique du Nord.

Une étude publiée en 2002 par Richard Seager (climatologue de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Columbia) étaye par des modèles l'hypothèse que l'effet du Gulf Stream est nettement moins important que l'effet des mouvements atmosphériques. Les simulations de Richard Seager laissent penser que l'écart hivernal de température moyenne observé entre l'Est des États-Unis et l'Ouest européen (à l'exception notable de la Norvège) n'est que peu lié au Gulf Stream, mais plutôt aux sens des vents dominants qui diffèrent : La présence des montagnes rocheuses et la configuration géographique expliqueraient mieux les écarts de température, le vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) à l'est des États-Unis venant du nord, tandis que le vent à l'ouest de l'Europe vient de l'ouest. Le Gulf Stream aurait dans les différents modèles testés par R. Seager un effet nettement plus faible, et son arrêt ne changerait rien au fait que l'Amérique du Nord resterait plus froide que l'Europe en hiver. Ses modèles suggèrent un refroidissement de l'ordre de 4,5 à 6 °C aux latitudes moyennes, et de l'ordre de 20°C en Norvège, en cas d'arrêt du transport de chaleur océanique, mais également réparti de part et d'autre de l'Atlantique. Cet effet ne ferait alors, aux latitudes moyennes, que compenser le réchauffement global.[1]

Si un contraste existe entre Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) et Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande...), c’est à cause de la rotation de la Terre qui fait qu’aux latitudes tempérées, les bords Est des océans bénéficient d’un climat océanique : ils sont sous l’influence des vents d’Ouest qui s’établissent entre les anticyclones subtropicaux et les zones dépressionnaires et qui dans leur parcours océanique puisent chaleur et humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance...).

Possibilités de disparition du Gulf-stream

On a constaté, grâce à des prélèvements de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) en Antarctique, que le taux de CO2 dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) variait avec les températures. Il oscillait en effet de 180 ppmv lors des glaciations à 280 ppmv en périodes inter-glaciaires (1 ppmv est une partie par million en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) c'est-à-dire 1 cm³ par m³ d'air). Les activités humaines ont récemment porté le taux de CO2 dans l'atmosphère à 370 ppmv, niveau jamais atteint depuis un million d'années. Ce taux augmente de manière accélérée et devient exponentielle (La fonction exponentielle est l'une des applications les plus importantes en analyse, ou plus...), si bien qu'en 2050, il devrait atteindre 700 ppmv, et avoir ainsi doublé. Sans oublier le méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...), issu de la digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu...) des ruminants et des marais (En géographie, un marais est un type de formation paysagère, au relief peu...), estuaires et rizières, qui est aussi un puissant gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie...), qui augmente également rapidement. Nous savons déjà que la température a augmenté de 0,6°C en 100 ans, à la surface du globe ; et que par dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement,...) de l'eau chaude le niveau des océans monte.

La fonte des glaciers continentaux ne peut induire de montée quantifiable des océans, mais sur l'Atlantique Nord, l'effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production...) est en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) de faire fondre les immenses glaciers de l'Arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux...) et contribue à l'augmentation de la pluviométrie de l'Atlantique Nord. Ces deux phénomènes réunis sont à l'origine d'un apport d'eau douce sur cette région. Si jamais ce dernier venait à être trop important, comme cela fut le cas au début de la dernière période glaciaire (-11 000 environ avant notre ère : les glaciers fondent en Amérique du Nord, libérant les eaux d’immenses lacs qui refroidissent les courants marins et produisent un refroidissement général du climat terrestre), alors le Gulf Stream pourrait disparaître. En effet, un important apport d'eau douce diminuerait les différences de densité de l'eau entre l'océan arctique (L'océan Arctique, ou océan glacial Arctique, s'étend sur une surface de...) et la mer de Norvège (La mer de Norvège est une mer de l'océan Atlantique qui borde l'Europe du Nord. Située entre...). Le lieu de plongée des eaux froides et salées se retrouverait au niveau des Açores ; et le Gulf Stream se replierait sur lui-même n'allant plus au-delà des Açores (Les Açores sont un groupe d’îles portugaises qui se trouvent en plein océan...).

La paléoclimatologie a mis en évidence un couplage fort entre température moyenne de l’hémisphère nord et intensité des courants atlantiques. Reste à identifier finement où sont les causes et les conséquences. Le climat passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...) a connu des baisses brutales de l'ordre de 5 °C en Atlantique, 10 °C en Europe et 15 °C au Groenland couplées à un ralentissement des courants (dont les traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) fossiles sont observées par la sédimentologie). Ces changements apparaissent en seulement quelques décennies, suggèrent une très puissante boucle de rétroaction. Le dernier refroidissement de ce type remonte à 8 200 ans environ, et l’étude des sédiments marins laisse penser que c’est bien un apport massif (Le mot massif peut être employé comme :) d'eau douce dans l'Atlantique nord qui aurait interrompu (ou fortement ralenti) la circulation océanique.

Or, pour Martin Visbeck (Institut Leibniz des sciences de la mer, Département d'océanographie (L’océanographie (de « océan » et du grec γρ?φειν...) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) à Kiel, Allemagne), les courants de l'Atlantique nord pourraient avoir perdu 30 % de leur force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) d'ici 2100, permettant des hivers plus froids au nord de l'Europe, qui ne masqueraient toutefois pas le réchauffement en cours en Europe. (Sans risque d'un scénario tel que présenté par le film Le Jour d'après par Roland Emmerich (Roland Emmerich est un réalisateur, producteur et scénariste allemand, né le...), basé sur l'apparition brutale d'un âge glaciaire dans l'hémisphère Nord après l'arrêt du Gulf Stream)

Conséquences possibles

  • Conséquence sur le froid hivernal. Les simulations de Richard Seager estiment qu'une interruption du Gulf Stream (qui pourrait se produire d'ici 20 ou 200 ans selon certains modèles) n'induirait qu'un changement non significatif ou peu important pour le refroidissement hivernal de l'Europe de l'Ouest par rapport à celui de l'Amérique du Nord.
  • Conséquences sur les niveaux marins : Le niveau moyen de la mer est actuellement plus élevé d’environ 1 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du...) à New York (New York , en anglais New York City (officiellement, City of New York) pour la distinguer de...), que sur les côtes européennes, en partie à cause des courants marins. Une réduction de 30 % des courants du nord ouest de l’atlantique impliquerait une baisse du niveau marin en Amérique du nord équilibré par une augmentation d’environ 10 cm en Europe qu’il faut ajouter à l’effet de dilatation et aux apports d’eaux de fonte des glaces.
  • Effet boomerang (BOOMERanG (acronyme de Balloon Observations of Millimetric Extragalatic Radiation and Geophysics)...) sur le réchauffement ? La plongée permanente du courant de dérive nord-Atlantique contribue à annuellement enfouir un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent...) de tonnes environ de CO2 atmosphérique dissous dans les eaux de surface de l’Atlantique nord. Ce CO2 pouvant être piégé dans les couches profondes pour des siècles.

Si les courants marins ralentissent, les couches supérieures de la mer s’acidifieront plus rapidement et la mer pourrait moins absorber de CO2, voire en relarguer, et ainsi augmenter les taux atmosphériques de gaz à effet de serre, ce qui augmenterait la température de l’hémisphère nord, ainsi que la fonte des glaciers, et par la suite les apports des eaux douces dans l'Atlantique, ce qui ralentirait encore les courants en produisant un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale...) vicieux auto-entretenu.

Reste à étudier si le Gulf Stream a ou non des impacts indirects sur la croissance et répartition du plancton (Homère désignait les animaux errant à la surface des flots par plankton, du grec...) qui peut par ses émissions indirectement influer sur la nucléation de la vapeur () d'eau, c'est-à-dire sur la formation de nuages, lesquels ont aussi une importance majeure en terme de régulation climatique.

Par ailleurs, outre les phénomènes d'El Niño (El Niño (littéralement « courant de l’Enfant Jésus », car...) et La Niña ( La Niña est un cycle météorologique, associé à El Niño. La Niña est un des trois...), d'autres courants interviennent. Thierry Delcroix (Laboratoire d'étude en géophysique et océanographie spatiales) note que le Programme d'Études climatiques de l'océan Pacifique (L'océan Pacifique, qui s'étend sur une surface de 180 000 000 km², est l'océan le...) a constaté que les courants équatoriaux intermédiaires profonds (qui véhiculent environ 100 millions de m³ d'eau par seconde) - 300 à - 1200 mètres) avaient changé de sens en 2000.

À propos du Gulf Stream

  • Érik Orsenna Portrait du Gulf Stream, éloge des courants Seuil 2005 .

Notes et références

  1. Article de vulgarisation : http://www.ldeo.columbia.edu/res/div/ocp/gs/. Version française dans l'article "Gulf Stream: la fin d'un mythe", Richard Seager, La Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) février 2003 n°361
    Article complet : http://www.ldeo.columbia.edu/res/div/ocp/gs/pubs/Seager_etal_QJ_2002.pdf
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