Les océans

Répondez aux questions ci-dessous à l’aide des 3 ressources proposées ci-dessus et d’éventuelles ressources complémentaires du site Planet-Terre ou d’ailleurs.

1. En partant d’un modèle physique simple d’équilibre hydrostatique (principe d’Archimède), expliquer l’existence de variations d’altitude de la surface d’une “croute” superficielle “flottant” sur un matériau plus dense (comme une planche de bois sur de l’eau). Expliquer en quoi le caractère bimodal de la distribution des altitudes sur Terre plaide, même en l’absence de toute observation sous-marine, en faveur de l’existence de deux types de croutes physiquement différentes.
2. Rappeler les origines envisagées de l’eau sur Terre. Quel “outil” et quel(s) élément(s) sont utilisé(s) pour l’étude des éléments volatils en général ?

3. Expliquer pourquoi le risque de submersion est peu différent entre le niveau actuel et +0,5 m dans le marais poitevin alors que le risque s’étend grandement en Camargue.

   L’entrée originelle de la grotte Cosquer(lien externe - nouvelle fenêtre)↗ était accessible il y a 19 000 alors qu’elle se trouve aujourd’hui à 37 m de profondeur. Pour un niveau marin de 37 m plus bas que le niveau actuel, indiquer au moins un changement géographique important en un point ou une région au choix le long des côtes françaises ou ailleurs.

4. [Subsidiaire] Expliquer comment le processus d’accrétion océanique peut aussi avoir un impact sur le niveau marin, à quantité d’eau égale et à rapport de surface croute continentale / croute océanique inchangé.

1. Considérons l’idée d’un matériau crustal reposant sur un matériau “profond” ou “mantellique”, sur lequel il “flotterait” à l’image d’une planche de bois flottant sur de l’eau. En appliquant le « principe d’Archimède », on peut déduire de combien ”s’enfonce” ou “dépasse” la planche en connaissant les densités relatives du bois et de l’eau. Autre image possible, un iceberg en mer dépasse toujours du même pourcentage de sa hauteur, pourcentage fixé par les densités relatives de la glace et de l’eau de mer. Si on place côte à côte des planches du même bois et qu’elles ont des différences d’altitude entre elles, c’est qu’elles ont des épaisseurs différentes (avec toujours la même proportion qui dépasse de l’eau).

   Ainsi, si on considère maintenant une “croute” terrestre superficielle flottant sur un “manteau” terrestre sous-jacent, on peut penser que les différences d’altitude reflètent des différences d’épaisseur. S’il y a une épaisseur “moyenne”, on aura une distribution des altitudes autour d’une altitude moyenne avec des altitudes plus basses correspondant à de la croute moins épaisse et des altitudes plus hautes correspondant à de la croute plus épaisse. On s’attend alors à une distribution ”simple”, monomodale des altitudes, les variations s’expliquant par des processus d’amincissement ou d’épaississement d’une croute moyenne typique.

   L’observation d’une distribution bimodale des altitudes sur Terre pose la question des 2 modes. Dans le cas d’un “croute” équivalente sur toute la surface de la Terre, les 2 modes s’expliquent alors nécessairement par l’existence de 2 épaisseurs caractéristiques. Il faut alors non seulement expliquer les processus d’amincissement et d’épaississement de la croute, mais aussi la cause géologique de l’existence de ces 2 épaisseurs différentes. Il est plus “simple” conceptuellement d’imaginer alors que les 2 modes correspondent non pas à l’existence d’une croute unique de 2 épaisseurs moyennes distinctes, mais à l’existence de 2 croutes de nature et de densité différentes (comme on aurait non pas des planches de 2 épaisseurs moyennes différentes, mais de 2 bois de densités différentes.

   Les dragages et observations des fonds marins, ainsi que la compréhension de l’origine des ophiolites, montreront alors l’existence de 2 types de croutes, l’une dite continentale moins dense que l’autre dite océanique. Les processus de formation et d’évolution de ces croutes s’expliquant alors dans le cadre de la tectonique des plaques.

2. L’eau sur Terre peut avoir une origine “interne” à la Terre, c’est-à-dire provenir de l’eau structurellement contenue dans les minéraux constitutifs des roches et minéraux agglomérées lors de la formation de la Terre. La Terre ayant été fondue à l’origine puis au moins partiellement après collision avec l’objet Théia ayant abouti à la formation de la Lune, l’eau a pu être “extraite” et se retrouver en surface sous forme gazeuse puis liquide lorsque la température l’a permis. Notons que sous forme gazeuse et à haute température, beaucoup d’eau s’échappe vers l’espace (mais s’il y en a beaucoup au départ, il peut en rester “suffisamment”).

   L’autre origine, dite externe, provient des apports extérieurs tardifs (lorsque la Terre était formée et déjà un peu refroidie) de météorites et comètes dont une partie de l’eau provient du système solaire externe (vers les planètes dites gazeuses où les éléments légers ont été “poussés” lors de la formation du système solaire).

   Selon l’origine de l’eau apportée sur Terre (système solaire interne ou externe), ses caractéristiques isotopiques sont théoriquement différentes, les éléments et les isotopes les plus légers ayant été “poussés” plus loin du Soleil.

   On étudie donc les rapports isotopiques des eaux (O, H) d’origines variées (comètes, différents types de météorites, eau de mer “moyenne”, eau des roches mantelliques…). La diverstté parfois inattendue des rapports isotopiques mesurés (échantillonnage très restreint pour les comètes et météorites) ne facilite pas la caractérisation exacte du rapport interne / externe.

   Le plomb, en plus de posséder des isotopes radiogéniques permettant des datations dans certains contextes, est un élément très fusible et volatil (comme l’eau) bien qu’aussi sidérophile (affinité pour le fer), il est alors étudié pour retracer l’histoire de l’extraction des éléments et molécules volatiles (dont l’eau) terrestres en général.

3. Le marais poitevin est déjà en partie sous le niveau de la mer, exondé grâce à digues et pompages, comme la partie Ouest des Pays-Bas. Il est donc déjà soumis à un risque de submersion en cas de forte tempête et/ou de marée très haute (voir aussi La tempête Xynthia du 28 février 2010 : comment météorologie, astronomie et géologie auraient pu et dû permettre d'en prévoir la gravité). Une augmentation de 50 cm du niveau marin élargirait la surface soumise au risque de submersion en touchant les terrains les plus bas proches. En Camargue, on est très proche du niveau de la mer, mais encore légèrement au-dessus en général, d’où une faible surface soumise actuellement au risque de submersion malgré l’existence de tempête mais en l’absence de marées de grande amplitude. Une augmentation de 50 cm du niveau marin augmenterait alors rapidement la surface de terres soumises à risque de submersion (voire submergées).

   Avec une baisse du niveau marin de 37 m, de nombreuses iles bretonnes et de la côte Ouest françaises seraient accessibles à pied sec depuis le “continent” (Groix, Houescat, Ré, Oléron, Yeu, Belle-Île). En Guyane, on accèderait aussi à pied sec au bagne de Cayenne sur les iles Saint-Joseph, et donc au site de gravures amérindiennes de la Pointe-Marie-Galante. En Guadeloupe, Basse-Terre, Grande-Terre et la Désirade seraient réunies mais toujours séparées de Marie-Galante.

   Avec une baisse du niveau marin de 37 m, on passerait à pied sec de Calais à Douvres, mais l’Irlande resterait encore (de peu) isolée. Les iles de Java, Bornéo et Sumatra seraient reliées à la Malaisies continentale et Singapour, mais pas Sulawesi. La Mer Noire serait déconnectée de la Méditerrannée, et la Mer d’Azozv serait à sec. Un Papouasie, Australie et Tasmanie ne formeraient plus qu’une seule et même grande ile. Par contre, une telle baisse n’est pas suffisante pour passer à pied sec le détroit de Béring.

   Attention. L’outil Floodmap montre parfois des signes de faiblesse car le flux de connexion est bridé : inaccessibilité ou lenteur extrême. Il reste très utile pour éditer des cartes simulant une élévation ou une baisse du niveau marin… mais est peut-être à éviter pour une utilisation en classe en l’absence d’autre alternative (autres questions ou cartes demandées déjà prêtes en cas de besoin).

4. La vitesse d’accrétion océanique (ultra-lente, lente, “normale”, rapide) induit des profils latéraux de rides océaniques variés (plat, ride peu large à pentes fortes, ride à profil “classique” avec rift central et pentes “moyennes”, ride large à pente faible). Un changement de vitesse d’accrétion entraine donc à terme un changement de profil, c’est-à-dire un changement de la topographie du fond de l’océan. Passer d’une vitesse “lente” à une vitesse plus “rapide” aboutit à “relever” le fond océanique et donc, à quantité d’eau inchangée, à faire remonter le niveau marin. Ces variations peuvent refléter des modifications “internes” générales ou locales (dynamique de convection, point chaud) ou des changements aux limites de plaques (nouvelle subduction, blocage ou “déblocage” d’une subduction…). La modification des profils des rides océaniques peut donc entrainer des variations du niveau marin mais pas à de courtes échelles de temps contrairement, par exemple, aux effets des glaciations/déglaciations, mais peuvent engendrer des variations importantes si elles affectent une surface importante des fonds océaniques.

Répondez aux questions ci-dessous à l’aide des 4 ressources proposées ci-dessus et d’éventuelles ressources complémentaires du site Planet-Terre ou d’ailleurs.

1. Quels sont les deux paramètres / processus importants qui font varier la densité des eaux océaniques et expliquent l’existence de courants marins horizontaux et verticaux ?
2. Expliquer en quoi les courants océaniques déterminent la localisation de la biomasse primaire aux environs du plateau des Kerguelen.
3. Rappeler comment les vents interviennent pour générer des courants océaniques superficiels horizontaux et, localement, verticaux, courants très importants pour la production primaire et la pêche ?

1. Température et concentration sont les deux paramètres importants qui règlent la densité de l’eau de mer.

   Lorsque que l’eau est réchauffée, sa légère dilatation engendre de fait une légère baisse de densité. À concentration égale, une eau froide est plus dense qu’une eau plus chaude.

   Lorsqu’une eau est plus concentrée en éléments dissouts, elle est de fait plus dense. Le principal processus de variation de la teneur en éléments dissouts de l’eau de mer est l’apport ou l’extraction d’eau. Un apport d’eau douce (pluie, fleuve) dans une eau plus concentrée va, après mélange, aboutir à une masse d’eau moins dense que l’eau initiale. À contrario, l’extraction d’eau par évaporation ou formation d’une banquise (la glace est moins concentrée que l’eau dont elle provient, il y a donc une “extraction” d’eau plus importante que l’“extraction” d’élément par le gel, d’où une eau liquide résiduelle plus concentrée) va localement augmenter la densité de l’eau de mer “résiduelle”. On peut aussi penser à des processus de précipitation ou d’apport (dissolution) d’éléments, mais ces processus sont généralement limités dans le temps et l’espace et en terme de flux de matière (alors que les flux d’eau, par exemple par évaporation / précipitation, sont plus importants).

   Ces variations de densité peuvent entrainer des mouvements latéraux et/ou verticaux des masses d’eau soit de manière limitée dans le temps et l’espace (Méditerranée en hiver) soit de manière plus permanente (Gibraltar) si ces “déséquilibres” sont entretenus.

2. Aux Kerguelen, les eaux océaniques (et les eaux de surface, pluie et glaces) interagissent avec les roches du plateau volcanique et dissolvent des éléments variés dont certains nécessaires à la vie “primaire” et relativement “rares” en haute mer (fer peu soluble quand il est oxydé). Les courants océaniques déterminent alors la distribution spatiale en aval de ces éléments qui permettent des développements localisés de phytoplancton.

3. Le vent entraine par frottement la surface de l’océan. Une petite couche superficielle est “directement” entraine mise en mouvement avec une légère déviation par rapport au sens du vent liée à l’effet Coriolis, déviation vers la droite dans l’hémisphère Nord et vers la gauche dans l’hémisphère Sud. Cette couche superficielle entraine à son tour une couche sous-jacente d’eau toujour avec une légère déviation. De proche en proche, mais avec une baisse progressive de la force d’entrainement avec la profondeur, une couche d’eau dite d’Ekman est mise en mouvement avec une déviation moyenne théorique de 90° (vers la droite ou la gauche selon l’hémisphère considéré). Le vent génère donc des courants de surface (ou modifie des courants existant pour d’autres raisons).

   Si l’on se place au milieu de l’océan, l’eau entrainée d’un côté est “remplacée” par l’eau de surface qui se situe “à l’arrière”. Mais lorsqu’on est proche des côtes et que le courant d’eau est emporté vers le large il n’y a pas d’eau “à l’arrière” (ni latéralement, car il s’y passe la même chose). Ce déplacement d’eau de surface vers le large est alors “compensé” par une remontée d’eau plus profonde (si on pousse l’eau dans une baignoire, il ne reste pas un “trou” à l’arrière et une bosse à l’avant… sauf à faire des vagues mais qui ne persisteront pas). Comme la sédimentation des excréments et cadavres a enrichi ces eaux profondes notamment en N et P, éléments essentiels au développement du phytoplancton en surface, cette remontée (upwelling) “enrichit” les eaux de surface et permet un développement local de phytoplancton… et d’une chaine alimentaire qui en découle. Des changements locaux et/ou temporaires de la force ou de la direction des vents dominants peut ainsi entrainer des modifications de courants de surface et réduire voire stopper temporairement ces remontées d’eaux profondes (phénomène El Niño / La Niña au large du Pérou).

Répondez aux questions ci-dessous à l’aide des ressources proposées ci-dessus et d’éventuelles ressources complémentaires du site Planet-Terre ou d’ailleurs.

1. Expliquer le mode de formation d’eaux profondes dans l’Atlantique Nord et pourquoi cela ne se produit pas dans le Pacifique Nord.
2. Définir ce qu’est la pompe biologique de carbone dans les océans. Pourquoi appelle-t-on “contre-pompe” la pompe des carbonates ? Quelle est la pompe océanique de carbone actuellement la plus efficace ? En quoi ces pompes sont-elles importantes dans le fonctionnement climatique ?
3. Quels phénomènes / processus font-ils de l’océan “ancien” un lieu potentiellement propice à l’apparition de la vie sur Terre ?
4. [Subsidiaire] Article de Van Westen et al.. De quelle observation part cet article ? Que suggèrent les auteurs quant à l’effet de la disparition de l’AMOC sur le climat européen (on expliquera ce que représentent, dans ce modèle, les années [1-50], [1750-1850] et [2151-2200]) ?

1. Dans l’Atlantique Nord deux processus densifient l’eau de surface initialement très salée issue du Gulf Stream. Il y a tout d’abord le refroidissement des eaux en remontant vers le Nord ainsi que la formation de la banquise (formée à partir d’eau de mer, la banquise est très peu salée, ce qui revient à un export d’eau douce) qui augmente la concentration.

   Dans le Pacifique Nord, on part d’une eau moins salée du fait d’un transfert d’eau douce de l’Atlantique vers le Pacifique. De plus, le courant principal, le Kurushio, provient de régions soumises à mousson et donc à fortes précipitations qui “diluent” l’eau océanique de surface. L’évaporation y est aussi faible et l’agitation de surface ne favorise pas la formation de glace. Tout ceci limite la “densification” de l’eau dans le Pacifique Nord et empêche la formation d’eaux suffisamment denses pour initier une plongée des eaux de surfaces en profondeur.

2. La pompe biologique de carbone est le puits de carbone lié à la sédimentation de carbone organique particulaire (POC) (la pompe microbienne correspond au puits lié au carbone organique dissout – DOC), c’est une faible fraction seulement du carbone organique produit par photosynthèse puisque l’essentiel est “respiré”, “consommé”, reminéralisé. On parle de contre-pompe des carbonates car lorsque la “biologie” favorise la précipitation de carbonates, il y a bien piégeage de carbone dans CaCO₃, mais aussi relargage de carbone dans l’atmosphère sous forme de CO₂, ce qui va à l’encontre de la pompe biologique. La pompe océanique de carbone la plus efficace est actuellement la pompe physique (dissolution du CO₂ dans l’eau de surface). Ces pompes, leur action et leurs variations ont un effet sur la teneur atmosphérique en CO₂ et son évolution, donc sur le climat puisque le CO₂ est un gaz à effet de serre.
3. En l’absence de couche d’ozone protectrice contre les ultraviolets, l’eau, et donc le milieu océanique, offre une protection efficace. De plus, les réactions d’altération des fonds océaniques et les circulations hydrothermales façonnent des milieux de pH et températures variés, la production de molécules organiques basiques et des supports minéraux propices à des phénomènes d’adsorption / polymérisation.
4. En développant un outil de mesure de l’activité de l’AMOC (flux d’eau douce par l’AMOC à la limite méridionale de l’Atlantique), il semble qu’on soit actuellement près d’un point de bascule (tipping point). Le modèle part d’une situation stable (t=0) et induit un léger apport d’eau douce supplémentaire dans l’Atlantique Nord. Les années [1-50] donnent la situation de départ pas encore perturbée, la période [1750-1850] correspond à la bascule, et [2151-2200] correspond à un nouvel état d’équilibre après la bascule. En comparant (figure 2) la situation “stable” avant bascule, [1-50], à la nouvelle situation post-bascule, [2151-2200], on remarque que l’Europe de l’Ouest (le carré plus ou moins centré sur l’Allemagne) est la région la plus impactée concernant la témpérature et la pluviométrie. En effet, le climat serait plus froid mais aussi plus sec. Autre région perturbée parmi les zones testées, l’Amazonie équatoriale. Attention, il s’agit d’un modèle parmi d’autres. Il ne “regarde” ici que l’effet de l’AMOC et de son arrêt. Le refroidissement pourrait donc correspondre, avec un réchauffement général, soit à un refroidissement soit à un moindre réchauffement de l’Europe de l’Ouest. Ce n’est aussi qu’un modèle parmi d’autres, chacun ayant ses avantages, ses inconvénients et ses limites.

Répondez aux questions ci-dessous à l’aide des ressources proposées et d’éventuelles ressources complémentaires du site Planet-Terre ou d’ailleurs.

1. Coccolithophoridés, diatomées, foraminifères, radiolaires. Décrire, comparer, expliquer l’intérêt en géosciences des quatre types d’êtres vivants cités.
2. À partir des ressources ci-dessus, recenser la variété des dépôts sédimentaires marins et les différents types d’enregistrements “inscrits” et utilisés dans ces archives. Si possible, intégrer un type de dépôt ou une utilisation qui n’apparaissent pas dans les pistes proposées.

1. Ce sont tous des unicellulaires à la base de dépôts calcaires ou siliceux. À la base de sédiments importants (craie…) depuis longtemps, potentiels indicateurs stratigraphiques (quand espèces d’extension importante de “courte” durée d’existence), indicateurs de paléoenvironnement possibles (profondeur, température, richesse en nutriments…).

   - Coccolithophoridés (ou Coccolithophycées). Du Trias à l’actuel. Algues unicellulaires photosynthétiques (pour la plupart) planctoniques marines (quelques espèces d’eau douce). L’un des producteurs primaires majeurs des océans (espèce actuelle la plus abondante Gephyrocapsa huxleyi – ex Emiliania huxleyi). Squelette externe composé de plaques calcaires appelées coccolithes qui sont un composant majeur de la craie. Parfois indicateurs d’environnement, généralement espèces d’eau chaudes, se développent même dans des milieux pauvres en nutriments. Indicateur de température possible par le rapport espèce d’eau froide / espèce d’eau chaude et aussi par l’étude du degré de saturation des alkenones.

   - Foraminifères. De l’Édiacarien / Cambrien à l’actuel. Eucaryotes unicellulaires (protistes) hétérotrophes se nourrissant d’algues, bactéries, larves, déchets. Nombreux environnements de vie, benthiques à pélagiques, marins, saumâtres ou d’eau douce. Tests calcaires (quelques espèces à tests organiques ou siliceux). On distingue souvent les petits foraminifères (pélagiques ou benthiques) (milioles, globigérines, globotruncanidés) des grands foraminifères (benthiques) (fusulines, alvéolines, nummulites). Intérêt stratigraphique (espèces à distribution large et à évolution “rapide”) et paléoenvironnemental (température, profondeur).

   - Diatomées. Du Toarcien (dernier étage du Jurassique inférieur) à l’actuel. Algues unicellulaires photosynthétiques d’environnements variés marins (benthiques ou pélagiques) ou d’eau douce (lacustre), d’eaux très froides à très chaudes (la plupart sont d’eaux froides). Squelette externe siliceux appelé frustule formé de deux thèques s’emboitant. Producteurs primaires majeurs des océans. Faible extinction à la limite Crétacé-Paléogène. Intérêt stratigraphique et bons indicateurs de paléoenvironnement et de paléotempérature. Constituant parfois des niveaux de diatomite.

   - Radiolaires. Du Cambrien à l’actuel. Protozoaires (hétérotrophes) eucaryotes marins pélagiques (surtout dans la zone photique car symbiose possible avec des algues photosynthétiques). Abondants dans les zones d’upwelling à nourriture abondante. Test siliceux (quelques espèces sans test). Bons indicateurs stratigraphiques et, au Cénozoïque, paléoenvironnementaux. Constituent parfois des niveaux de radiolarites.

2. D’après les ressources proposées, on peut lister un certain nombre de types de sédiments : marnes, calcaires, grès, flyschs, turbidites. Ces dépôts et leurs variations peuvent indiquer des milieux différents par leur profondeur, leur éloignement au “rivage” (delta, proximal / distal / haute mer) ou leur énergie (érosion, courants), la présence de reliefs proches, la présence d’un talus continental… le type de producteurs primaires et secondaires présents… Ces sédiments et les fossiles ou ichnofossiles présents permettent aussi des datations relatives, le repérage de “crises biologiques” et/ou de succession d’espèces, des variations cycliques de conditions environnementales… On notera que les limites stratigraphiques “internationales”, points stratotypiques mondiaux de limite, sont de préférence définis dans des formations marines (vase expansion possible par rapport à des dépôts de bassins continentaux), continues, non tectonisées, d’influence pélagique (plus vaste expansion par rapport à des environnements benthiques).

   On pourrait ajouter les enregistrements tectoniques conservés dans les marges passives (dépôts en éventail), qui signent et datent une ouverture océanique. N’ont pas été évoqués non plus les argiles rouges des grands fonds ni les sédiments marins riches en matière organique (marine ou continentale) à l’origine des hydrocarbures dans des environnements propices. On peut aussi évoquer les niveaux de cendres volcaniques (d’explosions aériennes) permettant des corrélations et des datations absolues.

Après avoir lu les articles et documents proposés ci-dessus et avec l'aide de ressources complémentaires du site Planet-Terre ou d’ailleurs, répondez aux questions suivantes.

1. Expliquer la localisation de déchets plastiques dans les océans ou sur certains rivages (origine, présence dans les océans, localisation “finale”).
2. Expliquer en quoi les microplastiques sont nocifs en général et pour les humains.
3. Rappeler en quoi les gyres océaniques et les cellules de convection atmosphériques sont semblables et ce qui les distingue.
4. [Subsidiaire]. En quelques mots, rappeler les liens entre courants océaniques, climat et tectonique des plaques (si possible, donner un exemple de renforcement climatique lié à la tectonique des plaques et au courants océaniques).

1. Les plastiques sont d’origine anthropique, ils proviennent des différents usages de ces matériaux pour les emballages (bouteilles, flacons, sacs…), vêtements, jouets, petits objets jetables ou non… mais aussi beaucoup de meubles, matériaux de construction, coques de protection, voitures… Les déchets retrouvés dans les océans proviennent en petite parties d’usages en mer (filets de pêche, déchets jetés en mer…) mais sont essentiellement issus des continents. Les déchets sont transportés par les vents mais surtout par les rivières et les fleuves jusqu’à la mer, et se fragmentent au cours de leur transport et sous l’effet des UV.

   Là, ils peuvent s’accumuler sur place et s’échouer sur les côtes proches de leur lieu d’arrivée ou plus généralement être emportés au large et dériver au gré des courants présents, même si quelques morceaux denses (du fait d’agglomération avec d’autres matériaux ou d’incrustations diverses) peuvent finir par sédimenter sur les fonds marins.

   On peut au final les retrouver à terre à plusieurs centaines ou milliers de kilomètres de leur lieu d’entrée dans les océans, principalement lorsque des courants côtiers et/ou de marée alimentent une baie ouverte face à ces courants (voir Plastic Bay, par exemple). Les plastiques restant en suspension dans les eaux océaniques peuvent aussi parcourir des milliers de kilomètres emportés par les courants de surface. Ces courants sont la combinaison de courant thermohalins de surface, d’action des vents dominants qui accélèrent, ralentissent, dévient les courants existants ou en initient de nouveaux. Du fait de la configuration des vents en cellules latitudinales, de l’effet Coriolis et de la géographie des côtes, 5 grands gyres océaniques sont présents à la surface des océans, dans le Pacifique Nord, l’Atlantique Nord ainsi que dans l’Océan indien, le Pacifique Sud et l’Atlantique Sud. Ces “vortex” forment des espaces dans lesquels les plastiques en suspension restent “piégés”, formant ce qu’on appelle parfois des « continents de plastiques », même si la majeure partie des plastiques ne sont guère visibles en surface (les “gros morceaux”) mais forment une sorte de « soupe plastique » (“petits morceaux” ou microplastiques). La Méditerranée, du fait de sa faible connexion à l’océan mondial, garde les déchets déversés et est aussi concentrée en microplastiques que certains gyres.

2. Si on a parfois en tête les images de tortues, dauphins ou oiseaux empêtrés dans des morceaux de filets de pêche ou étouffés par de grands lambeaux de sacs plastiques, les microplastiques (morceaux de moins de 5 mm) forment la majorité des déchets plastiques. Ils peuvent perturber voire perforer le tube digestif des petits métazoaires marins… et des animaux de la chaine alimentaire qui en découle. Leur nocivité tient aussi à leur teneur en certains additifs qui peuvent être libérés (métaux, PFAS, phtalates…), intoxiquant (effet de “poison” et/ou perturbateurs endocriniens) ainsi les organismes qui les ingèrent et se concentrant parfois tout au long de la chaine alimentaire. Des organismes et micro-organismes s’y fixent aussi, s’y développent et se laissent ainsi “transporter”.

   En tant que consommateur de produit de la mer, les humains sont touchés du fait de leur position en bout de chaine alimentaire… en plus des contacts et ingestions directs avec les déchets terrestres parfois aériens. De plus, ils sont concernés par le développement accéléré des micro-organismes et organismes “transportés” et potentiellement invasifs sur les côtes.

3. Cellules de convection atmosphériques et gyres participent du transfert d’énergie (chaleur, chaleur latente de condensation) et de matière (eau, sel) à la surface de la Terre.

   Les cellules atmosphériques ont pour moteur le déséquilibre d’énergie reçue entre la zone intertropicale et les pôles. Elles transportent de l’énergie (chaleur et énergie latente de condensation) et de la matière (eau) et définissent trois bandes latitudinales par hémisphère du fait de l’effet Coriolis.

   Les gyres océaniques sont le résultat de plusieurs phénomènes à l’origine de courants océaniques de surface. La circulation thermohaline, comme les cellules de convection atmosphériques, a aussi pour moteur des déséquilibres thermiques et de concentration dépendant de l’inégale répartition de l’énergie solaire à la surface de la Terre mais aussi de phénomènes locaux. Les vents entrainent la surface des océans, ils modifient (vitesse, direction) les courants “thermohalins” de surface (mais ni les courants “verticaux” ni les courants profonds) et engendrent des courants de surface supplémentaires. Comme pour tout mouvement à la surface du globe, l’effet Coriolis explique la déviation des courants de surface de leur direction “initiale”. L’existence et la combinaison de ces divers courants de surface, contraints aussi par la géométrie des côtes, dessinent dans les vastes espaces océaniques des zones desquelles aucun courant de surface ne “s’échappe”, formant des “vortex” appelés gyres.

4. À un instant donné (pas de modifications liées à la tectonique des plaques), la zonation climatique liées aux cellules de convection atmosphériques (bandes latitudinales) et à la position des continents (précipitations, moussons, déserts) est modulée par les courants océaniques qui bordent les continents et dont l’influence dépend aussi des vents dominants (exemple classique de la différence de climat entre New York et Porto).

   Toute modification profonde des courants océaniques peut alors modifier le climat au moins localement (revoir la semaine 3 et l’AMOC). Toute modification climatique importante, en modifiant les transferts d’énergie et les vents dominants peut aussi perturber ou modifier les courants océaniques (aussi bien thermohalins que de surface).

   La tectonique des plaques, en modifiant la position des continents peut “couper” des courants océaniques (fermeture de l’isthme de Panama et fin de la connexion Pacifique - Atlantique au Miocène) ou ouvrir le passage à des courants océaniques aussi bien de surface que de profondeur (ouverture du passage de Drake entre l’Amérique du Sud et l’Antarctique, englacement de ce dernier et installation de la glaciation Oligocène suite à la mise en place d’une circulation circumantarctique, vers 35 Ma – ouverture progressive et date d’ouverture suffisante pour une circulation profonde encore en discussion).