Comprendre la circulation océanique

25 janvier 2013  - Ecrit par  Antoine Rousseau, Maëlle Nodet, Sebastian Minjeaud Voir les commentaires

Cet article a été écrit en partenariat avec Interstices

Le site Mathématiques de la Planète Terre (MPT), aujourd’hui Brèves de maths, a proposé, durant toute l’année 2013, une brève quotidienne avec « pour objectif d’illustrer la variété des problèmes scientifiques dans lesquels la recherche mathématique actuelle joue un rôle important, ainsi que certains grands moments dans l’histoire des sciences où les mathématiques ont, en interaction avec les autres sciences, aidé à comprendre ce que nul n’avait compris jusque-là. »

Vous pourrez retrouver la plupart de ces brèves dans notre dossier Mathématiques de la Planète Terre et l’intégralité ainsi que de nouvelles brèves, sur le site Brèves de maths.

Il existe, sous la surface de nos océans, un immense réseau de courants marins, sortes de tapis roulants des mers, qui transportent des masses d’eau absolument gigantesques. Bien que la cartographie de ces courants soit extrêmement complexe, des processus physiques très simples permettent d’en expliquer les grandes lignes.

Ces courants à grande échelle, parmi lesquels figure le célèbre Gulf Stream, jouent un rôle primordial dans la dynamique des océans, et bien entendu dans l’équilibre thermodynamique de notre planète. Il est donc essentiel de pouvoir les comprendre afin d’anticiper d’éventuels déséquilibres qui pourraient advenir, par exemple, dans le cadre du réchauffement climatique.

La modélisation mathématique et la simulation numérique constituent aujourd’hui des outils essentiels dans la démarche de compréhension de ces phénomènes complexes. La modélisation mathématique permet de représenter séparément les actions des différents mécanismes à l’origine des courants marins : la gravité terrestre, l’influence des courants atmosphériques (les vents), la force de Coriolis (due au mouvement de rotation de la Terre sur elle-même), l’attraction de la Lune... Il est alors possible d’envisager différents scénarii combinant ces mécanismes. Cela permet d’identifier les mécanismes principaux expliquant tel ou tel phénomène observé ou de réaliser des projections dans l’avenir via les simulations numériques.

C’est un processus élémentaire qui est à l’origine de la mise en mouvement de gigantesques masses d’eau. En effet, c’est sur la différence de masse volumique entre ces dernières que repose ce phénomène de convection. Cela s’explique par des formules mathématiques, et peut être illustré grâce à des simulations réalisées par ordinateur, mais aussi avec une expérience réalisable par tous, à l’aide de bouteilles plastiques, de pailles et de sirops alimentaires.

Pour lire la suite : Interstices

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Pour citer cet article :

Antoine Rousseau, Maëlle Nodet, Sebastian Minjeaud — «Comprendre la circulation océanique» — Images des Mathématiques, CNRS, 2013

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