Les courants profonds de l'océan Pacifique équatorial en bandes organisées

Mardi, 10 juillet 2012

Si les courants superficiels de l'océan sont maintenant bien connus, ceux situés à 1000 m de profondeur restent très mystérieux. En utilisant les positions des flotteurs profileurs Argo qui dérivent par 1000 m de profondeur dans l'océan Pacifique équatorial, des chercheurs du Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, UPS / CNRS / CNES / IRD) en collaboration avec un chercheur du Pacific marine environmental laboratory (PMEL) de la National oceanic and atmospheric administration (NOAA) ont mis en évidence une distribution surprenante des courants profonds dans cette région. Ces derniers sont en effet organisés en larges bandes de courants s'écoulant zonalement d'ouest en est ou d'est en ouest, leur sens d’écoulement s'inversant tous les 150 km en latitude. Comprendre la dynamique de ces jets zonaux reste une gageure théorique.

Depuis plusieurs décennies, les courants présents dans les couches superficielles de l'océan sont mesurés soit de façon directe, lors de campagnes océanographiques ou à l’aide de mouillages courantométriques (points fixes), soit de façon indirecte à partir des propriétés hydrologiques des masses d'eau. L'avènement au début des années 1990 de l'altimétrie satellitaire, qui mesure les hauteurs de mer avec une grande précision, a permis d'avoir une vision globale des courants de surface, ceux-ci s'enroulant autour des bosses et des creux de l'océan. En revanche, la circulation océanique à plus de 500 mètres de profondeur reste encore largement méconnue car elle ne peut être mesurée qu'épisodiquement.

Les océanographes possèdent cependant depuis quelques années un nouveau moyen d'accès à la circulation océanique profonde, grâce aux milliers de flotteurs profileurs disséminés depuis 2003 sur tout l'océan dans le cadre du programme international Argo. Ces flotteurs profileurs sont en effet programmés pour descendre à une profondeur de parking (souvent 1000 m) où ils dérivent avec les courants pendant 9 jours, avant de plonger à 2000 m de profondeur puis de remonter jusqu'en surface en réalisant des profils verticaux de température, de salinité et parfois d'oxygène. Arrivés en surface, ils transmettent leurs données mais aussi leurs positions. Or, de leurs positions en surface, avant et après chaque plongée, il est possible de déduire les directions et vitesses des courants situés à 1000 m de profondeur, grâce auxquels ils ont dérivé pendant 9 jours. Ce type de mesures n'est pas l'objectif premier de ce programme, mais une utilisation secondaire bien utile.

Des chercheurs du LEGOS et un chercheur du PMEL (NOAA) ont utilisé toutes les plongées des flotteurs profileurs Argo présents dans le Pacifique équatorial depuis 2003 pour dresser une carte à haute résolution spatiale des courants océaniques moyens à 1000 m de profondeur. Et ils ont fait une découverte surprenante : à cette profondeur, les courants sont très organisés sur l'ensemble du bassin, formant une structure spatiale totalement différente de celle des courants de surface.
Ces courants sont des jets étroits qui s'écoulent zonalement soit d'ouest en est, soit d'est en ouest, à une vitesse d’environ 5-10 cm/s et sur toute la largeur du Pacifique (près de 12 000 kilomètres), tout en s'intercalant régulièrement tous les 150 km en latitude, formant une sorte de feuilletage en latitude de bandes de courants zonaux de directions opposées.


Courants zonaux moyens déduits des dérives des flotteurs Argo de janvier 2003 à août 2011 (composante stationnaire des courants sur la période d'analyse).

On savait déjà grâce à des campagnes ponctuelles qu'une alternance horizontale de bandes de courants existait à certaines longitudes dans le Pacifique équatorial. Cette nouvelle étude montre que cette situation est générale sur l'ensemble du bassin équatorial du Pacifique, du continent asiatique au continent américain et de 10°S à 10°N. En donnant la première vue globale des extensions zonale et méridienne de ces "jets zonaux", elle montre qu’ils pourraient jouer un rôle important dans le transport et le mélange des eaux dans cette région, en transportant sur de grandes distances des masses d'eaux aux propriétés physiques et chimiques différentes et en contribuant à d’importants mélanges horizontaux de ces masses d’eau.

Ces résultats soulèvent de nouvelles questions. Quelle est l'extension verticale de ces jets ? Quel volume d’eau transportent-ils ? Comment varient-ils ? Autant de questions auxquelles il faudra répondre en effectuant de nouvelles mesures.
D’autre part, la compréhension actuelle de la dynamique océanique ne permet pas d’expliquer cette structure organisée en jets alternés. Celle-ci constitue donc un défi scientifique auquel les théoriciens vont devoir s’atteler.

Source(s): 

Cravatte Sophie, William Kessler and Frederic Marin: Intermediate Zonal Jets in the Tropical Pacific Ocean Observed by Argo Floats, Journal of Physical Oceanography, 2012.

Contact(s):
  • Frédéric Marin, LEGOS/OMP
    frederic [dot] marin [at] ird [dot] fr, 00 687 26 07 28
  • Sophie Cravatte, LEGOS/OMP
    sophie [dot] cravatte [at] legos [dot] obs-mip [dot] fr, 00 687 26 07 28

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