Les courants océaniques, régulateurs du climat

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1 Les courants océaniques, régulateurs du climat Mots-clefs : Mers, océans ; climat ; traceurs chimiques. RESOLUTION DE PROBLEME SCIENTIFIQUE LE MOTEUR DES COURANTS OCEANIQUES Les eaux profondes des océans, comme les eaux de surface, se déplacent et créent de puissants courants océaniques. Ces courants sont dus aux écarts de température et de salinité des masses d eau : on parle de circulation thermohaline. (doc. 1). Le Gulf Stream est le courant océanique le plus connu. Il s agit d un courant d eaux chaudes de surface qui prend sa source dans le Golfe du Mexique et se déplace vers l Europe où des transferts thermiques ont lieu entre l océan et l atmosphère (doc.1). Puis, les eaux du Gulf Stream montent vers les régions polaires et se mélangent avec les eaux froides de l Atlantique Nord. Les eaux liquides de surface de l Arctique et de l Antarctique sont très salées. En effet, le sel, non piégé par la glace, se concentre dans l eau. Les eaux froides et salées de l Atlantique Nord plongent au fond de l océan et alimentent les courants froids profonds (doc.1&2). Elles rejoignent les eaux froides et salée de l Antarctique. Réchauffés sous les tropiques, ces courants froids profonds refont surface au niveau des océans Indien et Pacifique. Les océans sont chauffés en surface par le rayonnement solaire mais celui-ci ne pénètre pas en profondeur. Les océans absorbent plus d énergie thermique près de l équateur que près des pôles (doc.3). L énergie solaire stockée près de la zone équatoriale est transportée, grâce aux vents et aux courants marins, vers d autres latitudes où elle est transférée à l atmosphère. Ainsi, les océans participent à la régulation du climat grâce aux échanges thermiques entre les courants marins et l atmosphère. Document 1 : La circulation thermohaline La circulation thermohaline est la circulation permanente de l eau des océans de la planète. Elle est due aux écarts de température et de salinité des masses d eau. Les différences de densité qui en résultent contribuent à l apparition des courants. Les eaux de l Atlantique Nord plongent et alimentent les courants profonds. Elles se mélangent aux eaux froides de l Antarctique qui plongent au niveau de la mer de Weddell. TS Spé Le Gulf Stream / Les traceurs chimiques 1 C.Grange-Reynas

2 Réchauffées sous les Tropiques, ces eaux refont surface au niveau des océans Indien et Pacifique, quelques siècles plus tard, puis remontent vers l Atlantique Nord grâce, par exemple, au Gulf Stream. Ce phénomène crée un vaste courant appelé circulation thermohaline. Par ces échanges, l océan régule le climat, car il stocke l énergie solaire de la zone équatoriale et la transporte vers d autres latitudes où elle est transférée à l atmosphère. Document 2 : Température et densité La température de surface des océans est élevée dans les zones tropicales et diminue à mesure que la latitude augmente. Les océans absorbent plus d énergie thermique près de l équateur que près des pôles. Ce déséquilibre contribue, associé aux vents, à l apparition des courants marins. Dans les régions polaires, les eaux liquides de surface sont très salées, car le sel, non piégé par la glace, se concentre dans l eau liquide des océans, sous la banquise. Température des eaux des océans en degré Celcius Salinité (en g de Densité sel / kg d eau) 30 1, , , ,029 Densité de l eau de mer à 0 C en fonction de la salinité Document 3 : Absorption du rayonnement solaire dans l'eau Le rayonnement solaire couvre une large gamme des radiations électromagnétiques, allant des ultraviolets aux infrarouges (radiations qui réchauffent la Terre). Une partie du rayonnement solaire est absorbé par la surface de la Terre et par les océans. Le spectre d'absorption du rayonnement solaire dans l'eau est représenté ci-contre. I - LE GULF STREAM ET LA REGULATION DU CLIMAT 1. Quelles sont les causes de la circulation thermohaline? 2. Qu est-ce que le Gulf Stream? 3. Montréal (Amérique du Nord) et Bordeaux (Europe de l ouest) sont deux villes portuaires situées à la même latitude (environ 45 N). Pourtant la température hivernale moyenne de Montréal est beaucoup plus faible que celle de Bordeaux. Comment expliquer cette différence de température? 4. Quelle pourrait être la conséquence de la disparition du Gulf Stream? 5. Comment les courants océaniques contribuent-ils à la régulation du climat? TS Spé Le Gulf Stream / Les traceurs chimiques 2 C.Grange-Reynas

3 II Les traceurs chimiques Les traceurs chimiques sont devenus ces dernières années des outils essentiels en océanographie. Quels sont les traceurs chimiques et que permettent-ils d étudier? Document 1 : Différents traceurs De nombreux éléments chimiques transitent par les océans. Cette dynamique peut être suivie grâce à des mesures de très faibles quantités d espèces chimiques appelées traceurs. Ils permettent d étudier les déplacements des masses d eaux dans l océan profond et d établir des échelles de temps. Deux types de traceurs sont étudiés : les traceurs naturels (ions silicate, phosphate, nitrate, dioxygène, etc.) et les traceurs transitoires apportés par l homme (fréon, tritium, carbone, etc.). TS Spé Le Gulf Stream / Les traceurs chimiques 3 C.Grange-Reynas

4 TS Spé Le Gulf Stream / Les traceurs chimiques 4 C.Grange-Reynas

5 CORRECTION I - LE GULF STREAM ET LA REGULATION DU CLIMAT 1. Quelles sont les causes de la circulation thermohaline? La circulation thermohaline est due aux écarts de température et de salinité des eaux des océans. 2. Qu est-ce que le Gulf Stream? Le Gulf Stream est un courant d eau chaude de surface (stream = courant) qui prend sa source dans le Golfe du Mexique (Gulf) et se déplace vers l Europe. 3. Montréal (Amérique du Nord) et Bordeaux (Europe de l ouest) sont deux villes portuaires situées à la même latitude (environ 45 N). Pourtant la température hivernale moyenne de Montréal est beaucoup plus faible que celle de Bordeaux. Comment expliquer cette différence de température? La différence de température hivernale moyenne entre Montréal et Bordeaux est due au transfert de chaleur des eaux chaudes du Gulf Stream vers l atmosphère de l Europe. Ce transfert de chaleur n existe pas près de Montréal. 4. Quelle pourrait être la conséquence de la disparition du Gulf Stream? Une conséquence de la disparition du Gulf Stream serait des hivers nettement plus froids en Europe. 5. Comment les courants océaniques contribuent-ils à la régulation du climat? Les courants océaniques participent aux transferts de chaleur entre la zone équatoriale et les autres zones du monde. Ainsi, les océans participent à la régulation du climat II Les traceurs chimiques Les traceurs chimiques sont devenus ces dernières années des outils essentiels en océanographie. Quels sont les traceurs chimiques et que permettent-ils d étudier? Les eaux souterraines ne contiennent plus que 38 % du nombre de noyaux de départ, N 0. Ainsi : N(t) = N 0 soit N(t) = 0,38. N 0 La loi de décroissance radioactive s écrit : N(t) = N 0. e t donc N 0. e t = 0,38 N 0 donc e t = 0,38 Donc ln(e t ) = ln(0,38) d où - t = ln(0,38) d où t = - ln(0,38) Donc t = - ln(0,38) ln 2 x t 1/2 = - ln(0,38) x 3, = 4, ans ln 2 Les eaux souterraines ont un temps de résidence estimé à 4, ans. A compléter or = ln 2 t1/2 Compléments RP : L origine des courants Hachette p. 22 Le carbone 14 Hachette p.25 TS Spé Le Gulf Stream / Les traceurs chimiques 5 C.Grange-Reynas