Aujourd’hui nous allons examiner quels sont les grands acteurs responsables du climat sur notre planète.

    Rappelons nous d’abord que toute l’énergie qui fait fonctionner la machine climatique provient du soleil et principalement de la lumière et la chaleur qu’il nous envoie.
    Cette énergie est transportée de l’équateur vers les pôles  par l’atmosphère d’une part : les vents et le cyle de l’eau, et d’autre part, par les océans : les courants marins.

    Le cycle de l’eau :

    Vous le connaissez bien : on a dû vous apprendre cela en CM1 ou CM2; cela correspond au schéma suivant :

 

    La chaleur apportée par le soleil est absorbée par les océans et la végétation et l’eau s’évapore dans l’atmosphère sous forme de vapeur et de minuscules gouttelettes en suspension dans des nuages.
    Le nuage se refroidit et à partir de micro-particules la vapeur se condense, les gouttes grossissent d’où les chutes de pluie ou de neige sous l’effet de la pesanteur quand gouttes et flocons ont un poids suffisant pour tomber.
    La neige fond, l’eau ruisselle, est captée par des nappes souterraines, et ruisseaux et rivières la ramènent aux océans.
    Une chose intéressante : l’amplitude du phénomène :
    - la microparticule de condensation : 0,1 micron = 10^-4 mm.
    - la goutte d’eau dans le nuage : 10 microns = 10^-2 mm.
    - la goutte de pluie : 1mm
    - le nuage épaisseur du mètre au km : 10³ à 10⁶ mm
    - une formation nuageuse importante :1000 km soit 10⁹ mm   
soit une dynamique de 10¹³, ce qui est énorme.
   

    Les vents dans l’atmosphère :
   
    Vous voyez sur le schéma les principaux types de vents qui soufflent de l’équateur vers les tropiques, les alizés, des zônes subtropicales vers les cercles polaires, et en provenance des pôles.
    Nous en avons parlé dans le précédent article, et je rappelle seulement que, relativement chauds en surface, ils sont compensés par des courants froids circulant en sens inverse en altitude et qui ramènent de l’air froid aux points de départs. (voir les flèches bleues et rouges sur la coupe de l’atmosphère sur le schéma).



    De plus à des endroits ou il y a de forts gradients de pression et à la limite de fronts chauds et de fronts froids se forment ce que l’on appelle les courants-jets.
    Un courant-jet (en anglais : jet stream) est un flux d'air rapide et confiné que l'on trouve dans l'atmosphère à des altitudes comprises entre 6 et 15 km. Les courants-jets ont plusieurs milliers de kilomètres de longueur, quelques centaines de large et seulement quelques kilomètres d'épaisseur.
    Dans un courant-jet, la vitesse du vent croît très vite à mesure que l'on se rapproche du centre du courant. Au sein de ce dernier, la vitesse moyenne est estimée à environ 25 m/s (ou 100 km/h), mais la vitesse maximale peut dépasser 100 m/s (ou 360 km/h).
    Les vents sont donc des sources importantes de déplacement de chaleur sur la surface de la planète et par cette action participent à la machine climatique.
     Les pilotes de ligne connaissent bien ces courants, car ils s'en servent pour diminuer les temps de parcours et les consommations de carburant.

    Les courants dans les océans :

    Le schéma ci-dessous résume la principale circulation d’eau dans les océans sous forme de courants marins.



    Les courants de surface “chauds” sont poussés par les alizés, ou au delà des tropiques par les vents d’ouest, mais cette circulation est également due aux différences de température et de salinité. (on l’appelle la circulation thermo-haline).
    En surface ce sont les vents dominants qui sont la principale origine de ces courants, qui sont également déviés par l’accélération de Coriolis.
    Les courants de surface concernent environ 10% de l'eau des océans. Ils se limitent généralement aux 300 premiers mètres en profondeur.
    Les vents n'ayant plus d'influence après quelques centaines de mêtre de profondeur, ils ne peuvent être les moteurs des circulations océaniques profondes. Les courants en profondeur, assimilables à des rivières souterraines, sont basés sur des différences de température (l'eau froide est plus dense que l'eau chaude) et de salinité (l'eau salée est plus dense que l'eau douce), entre les différentes couches de l'océan.
    Dans les régions polaires, l'eau de mer se transforme en glace. Lors de la solidification, les sels sont rejetés car la glace ne les intègre pas dans sa structure : l'eau liquide s'enrichit en sels réfractaires et voit sa densité augmenter, ce qui amorce une plongée vers les fonds marins
    Les eaux refroidies et salées plongent au niveau des hautes latitudes (Norvège, Groenland, etc.) et descendent vers le sud, à des profondeurs comprises entre 1 et 3 km.
    Alors que la vitesse des courants de surface peut atteindre quelques kilomètres/heure, et que donc ils transportent l’eau pendant envoron un an, la vitesse moyenne des eaux en profondeur est très faible, quelques millimètres par seconde de sorte que l’eau met de l’ordre de 500 ans à revenir au point de départ (par contre leur largeur est beaucoup plus grande pour transporter le même volume d’eau.)
   
    Comme le montre ce deuxième schéma, la France est concernée par la dérive nord atlantique du Gulf-stream.
    Pour vous donner une importance du transfert d’eau et d’énergie, le débit du Gulf-stream est de l’ordre de 150 millions de m3 par seconde soit l’eau de 30 000 piscines olympiques par seconde !



    Grâce à la capacité thermique de l'eau, l'océan est un énorme réservoir de chaleur. Son inertie thermique étant beaucoup plus importante de celle de l'air, il tempère les changements thermiques saisonniers des masses d'air, qui autrement seraient beaucoup plus importants.
    L'ensoleillement solaire étant réparti de manière inégale sur la Terre, le rôle du courant marin sera donc d'essayer d'égaliser au maximum cette différence       
    Les océans jouent donc un grand rôle dans la régulation du climat mondial, en assurant un transport de chaleur des régions tropicales vers les pôles tout aussi important que l’atmosphère et en régulant et dispersant la chaleur des continents qu’ils bordent et en entretenant l'humidité de l'air (cycle de l'eau).