Océanographie Physique VERSION PRELIMINAIRE

UNIVERSIT´ E DE LI` EGE
Facult´ e des Sciences
Oc´ eanographie Physique
VERSION PRELIMINAIRE
Franc¸ois Ronday et Jean-Marie Beckers
Ann´ ee acad´ emique 2004-2005

Chapitre 1
Description locale des oc´ eans
18
9

10 CHAPITRE 1. DESCRIPTION LOCALE DES OC´ EANS
21
Figure 1.1 : Bassins oc´ eaniques.
1.1 Syst` eme ´ etudi´ e, localisation
1.1.1 G´ eographie
L’oc´ ean couvre une grande partie de notre plan` ete surtout dans l’h´ emisph` ere Sud (figure
1.1). L’oc´ ean dont la profondeur moyenne est de l’ordre de 3800 m (figure 1.3) est entour´ e
par des plateaux continentaux (figure 1.2) qui, ` a certains endroits, peuvent ˆ etre tr` es vastes et
former de v´ eritables mers dites continentales comme la mer du Nord. Par convention, la limite
du plateau continental est situ´ ee pr` es de la cassure ` a une profondeur de 200 m.
Les plateaux continentaux ne couvrent que 8% des espaces oc´ eaniques (figure 1.4) alors que
les mers elles-mˆ emes couvrent 71% de la surface de la plan` ete.
Notons que lors de l’´ etude du syst` eme marin, on distingue souvent les mers ferm´ ees (typ-
iquement la M´ editerran´ ee ou la Mer Noire) qui n’ont qu’un ´ echange restreint avec le reste de
l’oc´ ean, les mers semi-ferm´ ees (Golfe du Mexique) ou un mˆ eme courant p´ en` etre et ressort, les
mers tropicales des mers arctiques etc ...sachant que cette caract´ erisation permet souvent de
cerner le fonctionnement de la mer en comparaison avec d’autres mers du mˆ eme type.
1.1.2 Discipline
Nous nous int´ eresserons ` a la dynamique des masses d’eau qui r´ esulte de l’action du vent,
des mar´ ees (lunaires et solaires), des anomalies de la masse volumique de l’eau et de la pente
de la surface. Dans la suite, seront d´ ecrites les caract´ eristiques physiques de l’eau de mer et les
propri´ et´ es de la glace marine et ses m´ ecanismes de formation.
On peut noter que l’oc´ eanographie physique est encore une relativement jeune branche de
la science. En effet, en dehors de la th´ eorie math´ ematique des mar´ ees de Laplace en 1775,

1.1. SYST` EME ´ ETUDI´ E, LOCALISATION 11
21
Figure 1.2 : Formes des bassins oc´ eaniques.
21
Figure 1.3 : Distribution de la topographie sur la terre.

12 CHAPITRE 1. DESCRIPTION LOCALE DES OC´ EANS
19
Figure 1.4 : Topographie des fonds marins.
l’oc´ eanographie physique ´ etait essentiellement descriptive et bas´ ee sur des observations faites
lors des grandes exp´ editions du 15-16 i` eme si` ecle et l’ouverture des routes marchandes. Ces ob-
servations concernaient ´ evidemment surtout les courants de surface et c’est seulement en 1751
que Henri Ellis a effectu´ e des sondages dans les tropiques indiquant l’existence d’eaux froides
en profondeur sans toutefois pouvoir expliquer leur origine (le m´ ecanisme de refroidissement
et de descentes aux pˆ oles suivi de r´ echauffements et remont´ ees ` a l’´ equateur fut propos´ e en
1800 par Rumford). Une ´ etude syst´ ematique comme dans d’autres domaines de la science
s’av´ erait n´ ecessaire et l’exp´ edition du Discovery (1872-1876) fut probablement l’initiateur de
cette approche en oc´ eanographie. Les r´ esultats de cette exp´ edition ont ´ et´ e combin´ es avec
les th´ eories hydrodynamiques du 19i` eme si` ecle pour donner lieu ` a une premi` ere ´ etude dy-
namique des oc´ eans. Ces th´ eories ont ensuite ´ et´ e adapt´ ees et particularis´ ees pour les processus
oc´ eaniques avant que l’av` enement d’ordinateurs permette dans les ann´ ees 60 d’´ elaborer des
mod` eles num´ eriques de circulation.
1.2 Propri´
et´ es physiques locales de l’eau de mer
Dans cette section, nous allons ´ enum´ erer les propri´ et´ es physiques mesurables qui permettent
de caract´ eriser les eaux de mer sans faire appel ` a des processus dynamiques mais seulement ` a
des quantit´ es observables.
1.2.1 Pression
Une mesure simple effectu´ ee en mer est la mesure de la pression (manom` etres). Afin d’avoir
une estimation des ordres de grandeur des pressions observ´ ees en mer, consid´ erons (figure 1.5)