De petits tourbillons découverts sous la surface de l’océan

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Jonathan GULA, enseignant-chercheur au LOPS*

Dans un article important (Geophys. Res. Lett. https://doi.org/10.1029/2019GL081919) qui met en exergue une collaboration franco-américaine, Jonathan GULA, enseignant-chercheur au LOPS* et ses collaborateurs mettent en évidence l’existence de petits tourbillons sous la surface de l’océan. Cette découverte fondamentale sur l’effet de ces tourbillons pour redistribuer la chaleur ou le sel dans l’océan va permettre d’apporter une contribution sur l’une des questions majeures qui reste encore à élucider pour les océanographes.

L’océan est rempli de tourbillons. Ces tourbillons jouent un rôle important puisqu’ils transportent de la chaleur, du sel ou du carbone à l’échelle des bassins océaniques. A la surface, les tourbillons sont très énergétiques et relativement larges : leurs rayons sont en général de l'ordre de plusieurs dizaines de kilomètres. Des tourbillons aujourd’hui bien documentés grâce aux satellites qui observent la surface de l’océan. Mais sous sa surface, l'océan est aussi peuplé de tourbillons plus petits, avec des rayons de seulement quelques kilomètres. Ces petits tourbillons peuvent survivre plusieurs années à l’intérieur des océans et se déplacer sur plusieurs milliers de kilomètres sans être détruits.

De nouvelles observations, utilisant des techniques de reconnaissance sismique, montrent la présence de tels tourbillons dans le courant du "Gulf Stream", près de la côte américaine. Ces observations ont été obtenues en émettant des ondes sismiques à la surface de l’océan, à l’aide de canons à air et en enregistrant ensuite les échos de ces ondes qui vont dépendre des variations de température et de salinité dans la colonne d'eau. Ces observations montrent ainsi la présence de petites lentilles d’eau fraiche, avec des rayons entre 5 et 10 km, présents entre 500 m et 1000 m de profondeur. Ces tourbillons ont aussi pu être reproduits à l'aide d'un modèle numérique de l’océan à très haute-résolution mis-en-place dans cette région. Ces simulations numériques ont permis de mettre en évidence un mécanisme robuste pour la génération de ces tourbillons. Lorsque le puissant courant océanique du “Gulf Stream” rencontre un mont sous-marin (le "Charleston Bump”), c’est le frottement entre le courant et le fond qui va générer tout un sillage de petits tourbillons. Ces tourbillons, en se formant, vont emprisonner les masses d'eaux présentes autour du mont sous-marin, et ensuite les transporter dans d’autres régions de l'Océan Atlantique.


*Le LOPS (Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale, UMR CNRS 6523 CNRS-Ifremer-IRD-UBO), https://www.umr-lops.fr/ étudie les mouvements océaniques (vagues, courants), leurs liens avec l'atmosphère, le plancher océanique, le littoral, et leur influence sur la vie dans les océans. Le LOPS organise des campagnes à la mer, contribue au programme international Argo d'observation robotisé de l'océan in-situ, et prépare des missions spatiales à partir de données satellitaires.