Le gradient de température océanique actuel

3.1.1. Définition et mécanismes

La distribution géographique des température de l’équateur aux pôles est un paramètre important pour la caractérisation des systèmes climatiques (Lindzen, 1994; Gitelman et al., 1997). Le gradient méridional de température (GMT), correspond à la différence de température entre l’équateur et les pôles. Le différentiel d’énergie solaire reçu entre l'équateur et les pôles produit un important déséquilibre de température. Ce déséquilibre entraine des mouvements atmosphériques et océaniques qui, à leur tour, modifient, par le transport de chaleur vers les pôles, la valeur du gradient de température (Stone, 1984). Ainsi, le GMT est maintenu grâce à l’équilibre entre l’énergie reçue à l'équateur et le flux de chaleur qui va être transporté par les cellules atmosphériques et/ou par la circulation méridienne océanique moyenne (MOC, pour

Meridional overturning circulation, AεOC pour l’Océan Atlantique ou PεOC pour l’Océan Pacifique),et les autres courants océaniques. Ce transfert de chaleur va avoir pour conséquence de refroidir les tropiques et de réchauffer les régions polaires. A ce titre, la MOC est un paramètre clé du système climatique actuel (Garzoli et Matano, 2011; Deshayes et al., 2013; Buckley et Marshall, 2015) qui représente un des principaux acteurs du transfert des eaux chaudes de surface des tropiques vers les pôles (Figure II.18) .

97

Figure II.18 : Distribution des valeurs de SSTs annuelles moyennes dans les océans actuels (Enveloppe grise) et carte des températures de surface océaniques et les principaux courants de surface actuels (Tomczak et Godfrey, 1994). Les températures indiquées correspondent aux températures océaniques moyennes de tous les océans (noir), de l'océan Indien (jaune), du Pacifique (rouge) et de l'Atlantique (bleu) (Données issues de : Ocean Data View, http://odv.awi.de).

3.1.2. Variabilité du gradient de SSTs

Le gradient méridional de température moyen est une courbe qui représente la distribution des SSTs de plusieurs océans, mais cette distribution diffère d’un océan à un autre. Ces différences dans les profils de GMT pour une même latitude sont en grande partie dues aux courants océaniques de surface. Ces disparités peuvent être étudiées grâce à l’emploi des bases

98 de données océanographiques. Ainsi, même si la forme générale du gradient actuel reste la même quel que soit l’océan étudié, plusieurs différences sont observables :

 Il existe une variabilité dans les valeurs de SSTs (en particulier aux basses latitudes et dans l’hémisphère Nord) entre deux océans pour une même latitude (8°C au maximum) (Figure II.18).

 δ’Océan Indien est en moyenne plus chaud que l’Océan Atlantique et Pacifique aux basses latitudes. Celui-ci est la continuité de la « Pacific warm pool », qui est actuellement la région océanique la plus chaude (SST >28°C). De plus, la fermeture du bassin au Nord, le contre-courant équatorial qui bloque les masses d’eau au sud et l’absence d’upwelling équatoriaux vigoureux (comme dans l’Océan Atlantique et Pacifique) contribuent à maintenir ces valeurs de SSTs très élevées (Tomczak et Godfrey, 1994) (Figure II.19).

Figure II.19 : Distribution des valeurs de SSTs annuelles moyennes dans les océans actuels aux basses latitudes. Les températures indiquées correspondent aux températures océaniques moyennes de tous les océans (noir), de l'océan Indien (jaune), du Pacifique (rouge) et de l'Atlantique (bleu) (Données issues de : Ocean Data View, http://odv.awi.de).

 Une importante dichotomie est observée entre l’Océan Atlantique et l’Océan Pacifique. δ’Océan Pacifique est en moyenne plus chaud que l’Océan Atlantique dans l’hémisphère Sud mais à l’inverse plus froid dans l’hémisphère Nord. Dans l’Atlantique

99 Nord, le Gulf Stream redistribue éfficacement la chaleur des eaux de surface depuis les Caraïbes jusqu’à l’Europe du Nord, (Buckley et Marshall, 2015) entrainant des températures moyennes plus élevées dans ces régions (Figure II.20). De plus, l’Océan Pacifique est marqué par un important gradient longitudinal de température entre l’est et l’ouest (Tomczak et Godfrey, 1994). A l’Est les courants du Pérou et Californien entraînent des eaux froides aux basses latitudes alors qu’à l’ouest la présence de la « Pacific warm pool » entraîne des températures très élevées. Cette forte hétérogénéité dans le gradient de température longitudinal de l’Océan Pacifique a pour conséquence d’augmenter les valeurs moyennes de SST par rapport à l’Océan Atlantique dans l’hémisphère Sud.

Dans l’Océan Atlantique Sud, le courant des Falkland et la présence du front polaire à de plus basses latitudes (Moore et al., 1999) contribuent également à refroidir les moyennes régionales par rapport au Pacifique Sud (Figure II.20).

Figure II.20 : Distribution des valeurs de SSTs annuelles moyennes dans les océans actuels aux hautes latitudes. Les températures indiquées correspondent aux températures océaniques moyennes de tous les océans (noir), de l'océan Indien (jaume), du Pacifique (rouge) et de l'Atlantique (bleu). En moyenne, l’Océan Atlantique est plus chaud dans l’hémisphère Nord que la valeur moyenne et que l’Océan Pacifique mais plus froid dans l’hémisphère sud (Données issues de : Ocean Data View, http://odv.awi.de).

100 Ces observations sur le gradient méridional de température actuel ont une importance lors de l’interprétation des résultats issus des archives géologiques. Ainsi, par actualisme, trois hypothèses peuvent être avancées :

 Les valeurs latitudinales moyennes de SSTs pour chaque bassin sont proches de la valeur moyenne globale. Indépendamment l’océan étudié, la forme du gradient latitudinal est conservée. Les valeurs absolues de SSTs à un site donné peuvent cependant être grandement influencées par les courants de surfaces et donc être différentes de la moyenne océanique régionale et globale. Toutefois, si on suppose une courantologie identique entre l’actuel et la période d’étude considérée ces variations sont transposables.

 Du fait de ces différences entre bassins, il est préférable d’étudier un océan unique afin de reconstruire le plus raisonnablement possible le paléo-gradient de température océanique de surface. De plus, avant d’intégrer un enregistrement passé ponctuel comme global, du fait de l’influence des courants de surface, il est nécessaire d’intégrer la différence de SST actuelle entre ce site et la valeur moyenne globale.

 Les gradients de températures issus de modélisations paléoclimatiques ne sont pas propres à un océan mais représentent des moyennes latitudinales de température. Les SSTs issues de l’étude d’un site particulier peuvent donc être différentes (jusqu’à 5°C) de cette valeur moyenne modélisé.