Courants de surface, spirale d'Ekman et vitesse des courants

[Quercus]

Bonjour à tous,

Je suis à la recherche d'informations sur le fonctionnement des courants marins de surface, particulièrement dans le Pacifique Sud.

1- Existe t-il quelquepart des cartes permettant de connaître précisément la direction et la vitesse des courants de surface moyens en Polynésie ?

2- Quel est exactement l'effet du vent de surface sur la vitesse les courants de surface ? J'ai trouvé des valeurs peu concordantes. Certaines sources semblent signifier que le transport d'eau en surface est égale à environ 10% de la vitesse du vent. D'autres parlent de seulement 2%... Avez-vous des infos à ce niveau ?

3- Quel est exactement l'effet de la spirale d'ekman sur la direction des courants de surface ? Je pense notamment aux 5 premiers mètres. Pensez-vous que la déviation soit déjà significative ? Et de quel ordre ? On trouve ici et là le chiffre de 45°c à la surface, mais que faut-il entendre par surface (50cm, 5m, 20m...) ??

Merci pour vos réponses

remy

[gaet34]

Bonsoir,

Pour ta première question, je te propose de regarder le site de Mercator Océan qui propose une carte des courants à l'échelle du Pacifique Sud: http://bulletin.mercator-ocean.fr/html/produits/psy4qv2/welcome_fr.jsp?nom=psy4qv2_20140416_23481&zone=pa2

Pour ta deuxième question, la relation qui lie la tension superficielle exercée par le vent et la vitesse du courant marin est fortement non-linéaire, et donc non proportionnelle à la simple vitesse du vent. En faisant quelques hypothèses simplistes et dans un cas idéalisé, on peut mettre en évidence une relation linéaire de décroissance exponentielle de la vitesse en fonction de la profondeur de la forme V(z)=V0exp(-kz), avec Vo dépendant du forçage de vent, de la masse volumique de l'eau de mer et d'un coefficient d'échange océan/atmosphère. La norme de la vitesse décroit donc exponentiellement selon un facteur k qui est complexe, avec une partie réelle et une partie imaginaire en quadrature: ainsi la direction du vecteur vitesse change aussi en raison de la force de "rappel" de Coriolis qui tend à faire dévier vers la droite tout objet en mouvement par la rotation de la terre (et vers la gauche dans l'hémisphère sud).

En surface, il y a bien une déviation de 45° par rapport à la direction du vent, mais en intégrant sur toute la colonne d'eau où la friction de surface se fait ressentir, la déviation résultante est de 90° et permet d'expliquer le transport d'Ekman. Ainsi, théoriquement, si tu mets une bouée dans l'eau, elle devrait dévier de 45° par rapport au vent, mais si tu mets un iceberg qui occupe toute la profondeur de la spirale d'Ekman, la déviation sera de 90°.

J'ai trouvé sur google quelques notes de cours à ce sujet comprenant les équations du problème, si tu es à l'aise en maths

http://wwwdfr.ensta.fr/Cours/docs/C3-1/C5-Cours5.pdf

[Quercus]

Merci beaucoup gaetan pour ces réponses.

Le premier lien est parfait, je n'en connaissais pas l'existence et il va beaucoup m'aider.

POur la seconde question, je reconnais que je suis un peu une bille en math, mais je vais essayer de comprendre ce que tu raconte !! As-tu une idée, de façon empirique du courant généré par un vent moyen de 100, 150 et 200km/h ?

Pour ma troisième question, je peux donc considérer une déviation de 45° pour les 5 premiers mètres, c'est un peu l'idée que j'avais avant ta réponse.

merci encore !

[Thomas_35]

POur la seconde question, je reconnais que je suis un peu une bille en math, mais je vais essayer de comprendre ce que tu raconte ! As-tu une idée, de façon empirique du courant généré par un vent moyen de 100, 150 et 200km/h ?

Je me permets d'intervenir en attendant une réponse plus précise de gaetan. Sans vouloir rentrer dans les détails, ta question s'apparente à un écoulement de Couette à mon avis. Dans le cas d'une eau peu profonde, la vitesse décroît linéairement à mesure que l'on s'éloigne de la surface air/eau. En revanche dans le cas d'une eau profonde, les relations ne sont plus linéaires et donc l'établissement d'une relation ne serait ce qu'empirique, devient compliqué.