Océan

L'interaction des eaux océaniques avec les eaux de ruissellement terrestres crée les conditions favorables à la grande production biologique observée sur les plateaux continentaux et dans les baies du Canada (voir FORMES LITTORALES; BASSIN HYDROGRAPHIQUE).


Océan

 L'océan planétaire et ses mers couvrent près de 71 p. 100 de la surface du globe. La division en océans et en mers est très arbitraire et a varié au fil du temps. Par le passé, on parlait de cinq océans : l'océan Atlantique, l'océan Pacifique, l'océan Indien, l'océan Arctique et l'océan Antarctique (ou Austral). Mais, de nos jours, on ne parle plus que des trois premiers, l'océan Arctique étant considéré comme une mer adjacente à l'océan Atlantique et l'océan Antarctique, comme le prolongement sud des océans Atlantique, Indien, et Pacifique. Par conséquent, on peut dire que le Canada est entouré soit par deux océans (l'Atlantique et le Pacifique), soit par trois (l'Atlantique, le Pacifique et l'Arctique).

L'interaction des eaux océaniques avec les eaux de ruissellement terrestres crée les conditions favorables à la grande production biologique observée sur les plateaux continentaux et dans les baies du Canada (voir FORMES LITTORALES; BASSIN HYDROGRAPHIQUE). La nature des EAUX LITTORALES influence aussi la navigation, l'industrie des ressources océaniques et le climat maritime. L'OCÉANOGRAPHIE est la science qui étudie les propriétés physiques, chimiques, géologiques et biologiques des océans. Elle analyse les impacts de l'exploitation des ressources océaniques.

La profondeur moyenne des océans atteint presque 4000 m, alors que celle des mers adjacentes est de 1200 m. Les continents se prolongent généralement sous l'océan, formant les plateaux continentaux de largeur variant entre des dizaines et des centaines de kilomètres et pouvant atteindre 500 m de profondeur. Au niveau de la marge continentale (bord extérieur), la dénivellation est très accentuée puisque la profondeur de l'eau augmente rapidement pour atteindre entre 3000 et 6000 m. Cette région est appelée pente continentale.

Les océans sont divisés en bassins profonds par les dorsales océaniques, là où se forme la nouvelle croûte océanique (voir TECTONIQUE DES PLAQUES). Celles-ci peuvent s'élever jusqu'à 2000 m ou plus encore et forment parfois des ÎLES (Islande, Açores); elles affectent la répartition des eaux profondes et modifient la circulation océanique supérieure. L'expansion des fonds océaniques entraîne également la formation de dorsales transversales, qui forment un angle droit par rapport aux dorsales océaniques (p. ex. celles reliant le Groenland à l'Islande et à l'Écosse). Elles séparent aussi les bassins océaniques.

Des arcs insulaires et des fosses abyssales se forment aux endroits où la croûte océanique s'enfonce sous une autre plaque tectonique. C'est là qu'on retrouve les profondeurs océaniques les plus importantes : la plus profonde, la fosse des Mariannes dans l'Ouest du Pacifique Nord, atteint plus de 11 000 m. Des arcs insulaires, comme les Antilles et les Aléoutiennes, servent souvent de frontières entre les mers et l'océan voisin. Les bassins océaniques sont aussi parsemés de monts sous-marins isolés s'élevant à plusieurs milliers de mètres au-dessus du plancher océanique et formant souvent des chaînes étendues. Certaines de ces structures d'origine volcanique s'élèvent au-dessus de la surface pour former des îles, comme dans le cas des îles Hawaii.

La densité de l'eau de mer est déterminée par sa température et sa salinité, l'eau plus froide et plus salée étant plus dense. Dans l'océan, les caractéristiques de l'eau se modifient en fonction de la profondeur : l'eau de faible densité se trouve à la surface, alors que l'eau de densité élevée se trouve au fond. Sous les latitudes tropicales et tempérées, la densité varie surtout en fonction de la température, celle-ci diminuant généralement avec la profondeur. Dans les régions polaires et subpolaires, la salinité joue un rôle plus important : les couches d'eau superficielles à faible salinité et froide surmontent les couches profondes plus salées et plus chaudes.

Productivité biologique

Dans la zone photique, couche d'eau supérieure de quelques dizaines de mètres, des organismes planctoniques unicellulaires utilisent la lumière solaire pour transformer divers nutriments, comme le carbone inorganique, les nitrates ou les phosphates, en molécules organiques grâce à la photosynthèse. Ils se multiplient et fournissent ainsi une source alimentaire aux organismes plus gros, formant la base des chaîne et réseau trophiques marins.

 La couche d'eau supérieure de l'océan est la « couche de mélange » de quelques dizaines à plusieurs centaines de mètres d'épaisseur. Elle est homogénéisée par l'action du vent et des vagues. En-dessous de cette couche de mélange, on retrouve la thermocline permanente (forte diminution de la température), puis la densité augmente brusquement au niveau de la pycnocline saisonnière dont la profondeur et la température peuvent varier d'une saison à l'autre.

Au cours du printemps et de l'été, sous les latitudes tempérées, le rayonnement solaire réchauffe les masses d'eau de surface, abaissant leur densité : il se forme alors une couche de mélange peu profonde. La productivité biologique au sein de cette couche épuise les nutriments disponibles et la pycnocline saisonnière empêche le transfert de nutriments des masses d'eau plus profondes. Ainsi, après le bloom printanier, la productivité biologique est limitée par la disponibilité des nutriments et leur taux de régénération (recyclage de la matière organique provenant de la nécromasse).

En automne et en hiver, sous l'effet des vagues et des vents plus forts, ainsi que sous l'effet de la convection causée par le refroidissement des eaux de surface, la couche de mélange devient plus dense et s'approfondit et il y a mélange vertical. Il peut alors y avoir une remontée des eaux profondes riches en nutriments. Dans les régions subpolaires, les couches de mélange peuvent atteindre une profondeur supérieure à 2000 m à la fin de l'hiver.

En rajoutant ainsi des nutriments à la zone photique, tout processus qui provoque un mélange des eaux de l'océan contribue à un accroissement de la productivité biologique. Le mélange frontal entre les eaux littorales à faible salinité et les eaux du large, plus chaudes, a pour effet de mélanger chaleur, sel et nutriments dans les eaux littorales, conditions favorables à une forte productivité biologique. Sur la côte est du Canada, la frontière ou front entre les eaux littorales et les eaux du large s'étend généralement au-delà de la marge du plateau continental, en faisant une zone particulièrement riche pour la pêche (voir GRANDS BANCS).

D'autres facteurs favorisent le mélange vertical et horizontal des eaux, comme l'action du vent et les tourbillons issus des grands courants océaniques. Le mélange entre les eaux de surface et les eaux de fond se fait plus vite dans les eaux relativement peu profondes (jusqu'à 200 m). C'est pourquoi les plateaux continentaux sont plus productifs que les zones du grand large.

Thermocline permanente

Sous la couche de mélange se trouve la thermocline permanente où, entre 200 à 4000 m de profondeur, la température de l'eau chute de 18°C à 2,5°C. Cette thermocline existe parce que l'eau des latitudes élevées se densifie et se refroidit suite au mélange hivernal et s'écoule ensuite vers l'équateur en dessous des masses d'eau moins denses et plus chaudes. Les eaux les plus profondes sous la thermocline permanente se forment par convection hivernale en quelques endroits sous les hautes latitudes, puis se dispersent pour remplir les bassins profonds des océans. Ces eaux profondes sont remarquablement uniformes en fait de température et de salinité. Par exemple, 10 p. 100 du volume total de l'océan a des températures situées entre 0,6°C et 1,6°C et des salinités entre 34,67 et 34,72.

La moitié du volume de l'océan a ses origines en deux lieux principaux. Les masses d'eau dont la température se situe entre 0,8°C et 2,6°C et la salinité, entre 34,57 et 34,76, sont formées au large de l'Antarctique, surtout dans la mer de Weddell. Ces masses d'eau plongent et coulent vers l'est dans l'Antarctique et vers le nord pour remplir les bassins profonds des océans Indien, Pacifique et Atlantique Sud. Les masses d'eau ayant une température entre 1,7°C et 3°C et une salinité entre 34,87 et 34,96, se forment dans les mers de Norvège et du Groenland. Elles entrent dans l'Atlantique entre le Groenland et l'Islande ainsi qu'entre l'Islande et l'Écosse, remplissant le bassin entier de l'Atlantique Nord à une profondeur supérieure à 2000 m. Elles continuent à s'écouler vers le Sud dans l'Atlantique Sud, au-dessus de l'eau de l'Antarctique coulant vers le nord. Depuis les années 1980, les eaux profondes de l'Atlantique nord s'adoucissent progressivement. Puisque nous possédons peu de données sur les fonds océaniques remontant au-delà des années 1950, il est encore impossible de déterminer s'il s'agit d'une variation cyclique naturelle ou d'un effet du RÉCHAUFFEMENT PLANÉTAIRE.

Système climatique

L'océan joue un rôle important dans le système climatique de la planète. Près de la moitié de la chaleur venant des Tropiques est transportée vers les régions tempérées par les courants océaniques, aussi bien les principaux courants océaniques de surface générés par les vents (ou gyres) que par la circulation globale lente des eaux profondes alimentées par les eaux des latitudes élevées (circulation thermohaline). La variabilité climatique sur une période de un à trois ans est gouvernée par les changements des températures de surface dans la région équatoriale du Pacifique (phénomènes EL NIÑO et EL NIÑA). D'une décennie à l'autre, les variations de climat peuvent être liées aux changements de température et de salinité des masses d'eau supérieures du nord de l'Atlantique Nord.

L'océan est aussi un important réservoir de dioxyde de carbone. Il peut commencer ou terminer des ÉPOQUES GLACIAIRES par le biais de la circulation thermohaline en modifiant le transport des masses de chaleur ou le volume de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Le progrès de la corrélation des relevés par satellite et par les capteurs, ainsi que l'augmentation de la capacité et de la vitesse du matériel informatique ont permis aux océanographes de commencer à concevoir de grands programmes internationaux pour faire une description et une simulation de l'océan en son entier.

Ces programmes sont nécessaires pour comprendre et prévoir la variabilité et les changements du climat et la répartition des diverses substances que les activités de l'homme envoient dans l'environnement, accidentellement ou délibérément.