Les conditions de formation des eaux denses profondes en Méditerranée

Mercredi, 21 décembre 2016

Une étude des différentes phases de la formation d’eaux denses profondes en Méditerranée Nord-Occidentale a été menée par un groupe de chercheurs provenant d’une dizaine de laboratoires français, dans le cadre d’HyMeX (Hydrological cycle in the Mediterranean experiment) et de MerMex (Marine ecosystems response in the Mediterranean experiment), deux programmes du méta-programme MISTRALS (Mediterranean integrated studies at regional and local scales). Ils ont pu analyser finement le mélange vertical des masses d'eaux et le refroidissement qui s'ensuit et mettre en évidence l’importance des échanges latéraux d’eaux.

La baie de Rosas depuis le Suroît. © Pierre Testor, LOCEAN La convection océanique est un processus majeur d'échanges entre les couches de surface et les couches profondes de l'océan, qui se produit lorsque les eaux de surface deviennent plus denses que les eaux sous-jacentes. Ce processus est à l'origine de la formation des eaux denses profondes de l’océan et constitue de ce fait le moteur de la circulation thermohaline. Il ne concerne que quelques régions du globe, situées principalement aux hautes latitudes et en Méditerranée. Il se produit notamment en Méditerranée Nord-Occidentale, pendant la période hivernale, la densification des eaux de surface étant alors due essentiellement à leur refroidissement (induit par les vents froids et secs), mais aussi à leur évaporation.

Durant une année, d'août 2012 à septembre 2013, un déploiement instrumental sans précédent a été réalisé en Méditerranée Nord-Occidentale par la communauté scientifique dans le cadre du programme HyMeX, du programme MerMex avec notamment des campagnes à la mer, et  du système d'observations MOOSE.
Le second volet d’HyMeX, appelé SOP2 pour Special observation period 2 et qui s’est déroulé de janvier à mars 2013, avait pour objectif d’étudier les trois phases de la formation d’eaux denses en Méditerranée Nord-Occidentale : le pré-conditionnement, la convection et la dispersion de l'eau dense. Pour ce faire, le dispositif d’HyMeX a été intensifié avec le déploiement supplémentaire d'un grand nombre de plateformes autonomes (flotteurs Argo, gliders et bouées de surface) destinées à suivre l'évolution de la colonne d'eau sur l'ensemble de la Méditerranée Nord-Occidentale, et complété par des mesures à l'interface air-mer et des mesures aéroportées dans la couche limite atmosphérique.

Récupération d'un glider depuis le Suroît. © Xavier Durrieu de Madron, CEFREM Toutes ces mesures ont permis aux chercheurs d’obtenir quelques résultats marquants.
Tout d'abord, les observations ont permis de décrire finement l'approfondissement, jusqu'au fond de la mer, de la couche de mélange superficielle et de montrer que le mélange vertical et le refroidissement de la colonne d'eau qui s'ensuit sont nettement moins intenses que ceux prédits par un modèle unidimensionnel, ce qui met en évidence l'importance des échanges latéraux d’eaux de densité différentes entre la zone convective et sa périphérie stratifiée. À plus petite échelle, les gliders ont permis de mettre en évidence des instabilités symétriques du front de densité bordant la zone de convection qui participent, en produisant des vitesses verticales, à la ventilation des eaux profondes. Finalement, la combinaison des observations atmosphériques et océanographiques a permis de mettre en évidence la destruction en quelques heures de la stratification océanique sous l’effet d’un coup de vent et le réchauffement et l’humidification des masses d’air continental au cours de leur advection au-dessus de la mer.

Les observations obtenues pendant la SOP2 d'HyMeX, auxquelles s'ajoutent celles des campagnes DEWEX-MerMex d’étude de l'impact de la formation d'eau dense sur la biogéochimie marine et celles de l'observatoire MOOSE, constituent un jeu de données sans précédent pour la modélisation de la formation des eaux denses profondes.

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  • Claude Estournel, LA/OMP
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