Le système Atmosphère - Océan et son rôle dans le climat

Le système Atmosphère - Océan est fondamental pour comprendre le climat terrestre. Il s'agit d'un ensemble dynamique où les circulations atmosphériques et océaniques interagissent pour réguler la température, la répartition de l'humidité et les conditions climatiques globales. Cette fiche présente les principales caractéristiques de ce système, en insistant sur la structure et la composition de l'atmosphère, ainsi que sur les mécanismes de circulation qui contrôlent le climat.

1. La circulation atmosphérique

1.1 Composition et structure de l'atmosphère

L'atmosphère terrestre est une enveloppe gazeuse qui entoure la planète, avec une masse totale d'environ 5,13 × 10^18 kg, soit un millionième de la masse terrestre. Sa limite supérieure s'étend jusqu'à environ 1000 km, où les gaz commencent à s'échapper dans l'espace. La majeure partie de la masse atmosphérique (90 %) se trouve dans les 18 premiers kilomètres, et la moitié dans les 5500 mètres les plus proches de la surface.

La composition de l'air sec dans la troposphère, la couche la plus basse et la plus dense de l'atmosphère, est dominée par des gaz permanents : l'azote (N₂) à 78,08 %, l'oxygène (O₂) à 20,95 %, et l'argon (Ar) à 0,93 %. À ces gaz s'ajoutent des gaz variables, notamment la vapeur d'eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄), le protoxyde d'azote (N₂O), et l'ozone (O₃). La teneur en vapeur d'eau varie fortement selon les régions, allant de 0,1 % en Sibérie à 5 % dans les zones maritimes équatoriales. L'eau peut exister dans l'atmosphère sous trois états : gaz, solide (glace) et liquide (gouttelettes).

Cette composition est essentielle car elle influence la capacité de l'atmosphère à absorber et redistribuer la chaleur, notamment via l'effet de serre, qui maintient la température moyenne globale autour de 15 °C.

1.2 Comment obtenir une température atmosphérique moyenne de 15 °C ?

La température moyenne de la surface terrestre est le résultat d'un équilibre entre l'énergie solaire reçue, l'énergie réfléchie, et la redistribution de la chaleur par les circulations atmosphériques et océaniques. L'atmosphère joue un rôle clé grâce à ses gaz à effet de serre, notamment la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, qui piègent la chaleur et empêchent une trop forte perte d'énergie vers l'espace.

1.3 Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ?

Le moteur principal de la circulation atmosphérique est le gradient de température entre l'équateur et les pôles. L'énergie solaire est plus intense à l'équateur, ce qui réchauffe l'air et provoque son élévation. Ce mouvement crée des zones de basse pression équatoriales et des zones de haute pression aux latitudes plus élevées. La rotation de la Terre (effet Coriolis) dévie ces mouvements, donnant naissance à des vents dominants et à des cellules de circulation (Hadley, Ferrel, polaire) qui redistribuent la chaleur et l'humidité autour de la planète.

2. La circulation océanique

2.1 Est-ce que l'océan peut devenir plus salé ?

La salinité des océans est influencée par plusieurs facteurs, notamment l'évaporation, les précipitations, les apports d'eau douce (rivières, fonte des glaces), et la circulation océanique elle-même. L'évaporation augmente la salinité en retirant l'eau sous forme de vapeur, tandis que les précipitations et les apports d'eau douce la diminuent. Ces variations affectent la densité de l'eau, un facteur clé dans la circulation océanique.

2.2 Comment se déplacent les masses d'eau ?

Les masses d'eau océaniques se déplacent selon des courants de surface et des courants profonds, formant un système global appelé la circulation thermohaline. Cette circulation est entraînée par des différences de température et de salinité qui modifient la densité de l'eau. L'eau froide et salée, plus dense, plonge vers les profondeurs, tandis que l'eau chaude et moins salée remonte. Ce mouvement vertical et horizontal permet de transporter la chaleur des tropiques vers les hautes latitudes, jouant un rôle crucial dans la régulation du climat.

2.3 Les variations du niveau marin

Les variations du niveau marin sont influencées par la température de l'eau (dilatation thermique), la fonte des glaciers et des calottes glaciaires, ainsi que par les mouvements tectoniques. Ces variations ont des impacts importants sur les zones côtières et les écosystèmes marins.

Synthèse du système Atmosphère - Océan

Le système Atmosphère - Océan fonctionne comme un moteur thermique global qui redistribue l'énergie solaire reçue par la Terre. L'atmosphère, avec sa composition spécifique et sa structure stratifiée, permet la circulation des masses d'air qui transportent chaleur et humidité. L'océan, par ses courants de surface et profonds, agit comme un réservoir thermique et un transporteur de chaleur à long terme.

Ces deux systèmes sont étroitement liés : l'atmosphère influence la température et la salinité de l'océan via les échanges d'eau et d'énergie, tandis que l'océan module les conditions atmosphériques en restituant la chaleur accumulée. Cette interaction est essentielle pour maintenir un climat stable et habitable.

Diagramme simplifié du système Atmosphère - Océan

[Diagramme]

Citation :
****"La composition de l'air sec dans la troposphère est dominée par l'azote (78,08 %), l'oxygène (20,95 %) et l'argon (0,93 %), avec des gaz variables comme la vapeur d'eau, dont la teneur varie de 0,1 % en Sibérie à 5 % dans les régions équatoriales maritimes" ****@docCours-AtomosphereOcéanClimat 2.pdf.

Cette fiche montre que le système Atmosphère - Océan est un élément clé du climat terrestre, agissant par des circulations complexes qui redistribuent l'énergie et influencent les conditions climatiques à toutes les échelles. Comprendre ces mécanismes est essentiel pour appréhender les changements climatiques actuels et futurs.