De par sa grande capacité thermique, l’océan absorbe et stocke la chaleur qui lui est transmise par l’atmosphère (sa capacité thermique est 4 fois plus grande que celle de l’atmosphère). La chaleur est tout d’abord captée par l’océan superficiel. 

Comme l’équateur reçoit plus d’énergie radiative que les Pôles, cela se traduit au niveau de la température de surface océanique (TSO) par un gradient Pôle-équateur élevé. La TSO est plus élevée dans les régions tropicales et décroît progressivement vers les Pôles. Divers phénomènes tendent à amoindrir ce différentiel de température, parmi lesquels :

  • La convection atmosphérique des régions océaniques tropicales puise son énergie de l’excédent de chaleur en surface et la recircule vers les plus hautes latitudes.
  • La circulation thermohaline transporte les eaux chaudes tropicales vers les hautes latitudes (ex. courant du Gulf Stream) et les eaux polaires, riches en oxygène, vers les basses latitudes.
  • Les tourbillons océaniques peuvent également advecter la chaleur des eaux superficielles dans les profondeurs des océans.

Circulation thermohaline et gyres océaniques

A la différence des masses d’air, les eaux océaniques sont forcées de contourner les côtes et les rifts sous-marins. Cette contrainte physique est à l’origine de l’organisation giratoire de la circulation générale océanique.

Il existe 5 grandes gyres océaniques :

  • Les gyres nord-atlantique et sud-atlantique
  • Les gyres nord-pacifique et sud-pacifique
  • La gyre de l’océan Indien

Les gyres océaniques s’intègrent à la circulation thermohaline. Elles sont bordées de courants superficiels et profonds qui contribuent à transporter la chaleur excédentaire des régions équatoriales vers les Pôles et inversement, qui amènent des eaux froides des Pôles vers l’équateur. De ce fait, l’océan joue le rôle d’intégrateur thermique au sein du système climatique.

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Courants de surface et formation des tourbillons océaniques​

Le déplacement de ces couches ne s’effectue pas tout à fait dans la direction du vent. En effet, comme nous l’avons vu dans la partie sur l’atmosphère, tout objet en mouvement sur Terre subit l’action de la force de Coriolis. Celle-ci agit de façon perpendiculaire à la trajectoire, dans le sens qui s’oppose au mouvement. Par conséquent, les masses d’eau sont déviées de leur trajectoire initiale. Cette déviation se propage en profondeur et crée un mouvement tourbillonnaire. Les masses d’eau se déplacent ainsi en moyenne à 90° par rapport à la tension du vent de surface (équilibre géostrophique).

Le sens giratoire du tourbillon dépend de la pression de surface. Dans une zone de basse pression atmosphérique, les eaux superficielles tendent à converger ce qui induit une descente des eaux superficielles (downwelling). A l’inverse, dans une zone de haute pression, les eaux divergent ce qui induit une remontée d’eau profonde (upwelling).

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