Notions d’océanologie appliquées à la Méditerranée

1. Notions d’océanologie appliquées à la Méditerranée Emmanuel Bernier

2. L’eau sur la Terre • 1400 millions de km3 (cube de 1120km de côté) : • Océans : 97,4% • Glaces : 2,0% • Eau douce terrestre : 0,6% • Atmosphère : 0,001% • Biomasse : 0,00001% • Le phytoplancton assure 80% de la production de l'O2 atmosphérique • NB : la profondeur moyenne des océans est de seulement 3,8km pour un rayon terrestre de 6400km

3. Les océans mondiaux • 3 golfes océaniques • 1 océan circulaire • des mers

4. Répartition terre / mer

5. Configuration des bassins océaniques • Plateau continental : env. 70km de large, 200m de profondeur • Talus continental : env. 70km de large • Fond océanique : 3000m à 6000m de profondeur

6. Relief sous-marin

7. Formation de la Méditerranée • Dérive des plaques africaine et indienne • Comblement prévu dans 50 Ma

8. Caractéristiques de la Méditerranée • Mer intérieure profonde : moyenne 1440m, plaine abyssale occidentale 2500m, plaine orientale 3000m, maxi 5095m au SW de la Grèce • Fermée par le seuil de Gibraltar : 14km de large, 300m de profondeur • 2 bassins : occidental et oriental séparés par le seuil de Sicile • Plateau continental très étroit : 8km en face du cap Sicié • Couche de surface (0-100m) oligotrophe car peu d'apports minéraux et organiques depuis les rivières • Alternance d’assèchements et de remplissages (effondrement du seuil de Gibraltar) il y a 6Ma • A la dernière glaciation (-20000 ans), le niveau était 120m plus bas

9. Topographie de la Méditerranée

10. L’eau de mer : salinité, température, densité • Composition saline : Cl-, SO42-, HCO3-, Na+, Mg2+, Ca2+, K+ 99%des sels dissous • 35 g/l en moyenne, 36 à 39 g/l en Méditerranée • L’évaporation refroidit l’eau et concentre sa salinité • Le sel diminue la tension de vapeur de l’eau : l’eau salée s’évapore moins que l’eau douce • Relations salinité, T°, d • d  quand salinité  ( une eau qui se concentre coule) • d  quand T° , d maxi à 4°C ( une eau qui se refroidit coule) • Les différences de densité entretiennent la séparation des masses d’eau

11. Répartition du carbone terrestre hors lithosphère (GT) Estimations U.Siegenthaler et J. Sarmiento - 1993

12. Flux de carbone (GT/an) atmosphère +3,8 92,0 60,0 90,0 61,3 1,1 biosphère continentale 0,2 +2,2 -6,0 6,0 lithosphère océans d'après GIEC - 1996 • Flux d'origine anthropique : • combustion des combustibles fossiles = 6,0 • déforestation = 1,1

13. 0 m 50 m 100 m 150 m 200 m 250 m La lumière dans l’eau Traits pleins : en eau claire Traits pointillés : en eau trouble  La mer est chauffée par la surface

14.  température absorption de l’infra-rouge profondeur Formation de la thermocline (1)

15.  vent vagues température brassage vertical superficiel profondeur Formation de la thermocline (2)

16.  température absorption de l’infra-rouge thermocline profondeur Formation de la thermocline (3)

17. La thermocline en Méditerranée

18. 1999 2000 Profils de température en Méditerranée

19. Cycle de l’eau Flux d’eau planétaires annuels en milliers de tonnes  Impact sur le bilan salin des océans

20. Bilan hydrologique de la Méditerranée (‘000 m3/s) (salinité en g/kg)

21. rotation La force de Coriolis (1) • elle est engendrée par la variation de vitesse tangentielle entre les pôles et l’équateur (la latitude) • elle dévie vers la droite dans l’hémisphère nord • elle dévie vers la gauche dans l’hémisphère sud • elle est de faible amplitude et ne produit d’effet sensible que sur des distances de l’ordre de la 100aine de km

22. pôle N équateur pôle S pôle N La force de Coriolis (2) • la vitesse tangentielle varie plus au voisinage des pôles qu’au voisinage de l’équateur • la force de Coriolis est maximale aux pôles et nulle à l’équateur • pas de discontinuité à l’équateur

23. Courants de surface en Méditerranée

24. Le phénomène d’upwelling • Les masses d’eau formées dans les régions polaires par congélation de la glace sont froides et salées, donc lourdes ( elles coulent) • Elles s’enrichissent en minéraux et en sédiments organiques au contact du fond • Dans les régions où les eaux de surface sont chassées par le vent vers le large, les eaux profondes froides et riches remontent et favorisent l’amorçage de la chaîne alimentaire (photosynthèse) • Un cas bien connu : les côtes occidentales de l’Amérique du Sud (Pérou, Galapagos, Coco) • Un cas méditerranéen : le mistral

25. Soleil Terre B Terre Lune B Les marées (1) • La Terre ne tourne pas autour du Soleil, la Lune ne tourne pas autour de la Terre !!! Chaque couple d’astres tourne autour de son barycentre … • Chaque point des astres subit une force centrifuge par rapport au barycentre proportionnelle à la distance qui l’en sépare • Chaque astre exerce sur l’autre une attraction proportionnelle à sa masse et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare

26. Soleil Terre B Terre Lune B Les marées (2) • La force génératrice de la marée est la combinaison de la force d’attraction des astres et de la force centrifuge autour du barycentre • Formation d’un bourrelet fluide qui va « suivre » les astres attracteurs • Conjugaison des effets du soleil et de la lune • Effet de la résonance des bassins sur la fréquence des marées

27. Les vagues • Ce sont des perturbations de la surface de la mer • Elles résultent de l’effet de friction du vent • L’amplitude des vagues dépend de la distance d’action du vent sur la mer (fetch)

28. La houle • C’est une ondulation résultante d’une perturbation • Elle se propage loin de la source (y/c en profondeur) • Elle ne transporte pas de matière, seulement de l’énergie • A l’approche de la côte, le mouvement des particules est freiné par le fond dans les couches inférieures • Il y a déferlement quand la crête rattrape le creux • Sous la houle, la pression comporte une composante non hydrostatique due aux accélérations des masses d’eau

29. Bibliographie • Méditerranée vivante – JG. Harmelin – Glénat (1987) • Les océans – M. Revault d’Allonnes – PUF (1995) • Méditerranée, introduction à la plongée – A. Mojetta – Gründ (1996) • La machine-océan – JF. Minster – Flammarion (1997) • Atlas des mers et des océans (Géo) – M. Leier – Solar (2001) • La mer – La Recherche n°355 – (2002) • Petit atlas des mers et océans – A. Lefèvre-Balleydier – Larousse (2003) • L'effet de serre – H. Le Treut, JM. Jancovici – Flammarion (2004) • Quid – D et M.Frémy – Laffont (2004)