La répartition des températures dans l'océan

[Pierre-Ernest]

Ce que tu dis est valable dans un système livré à lui-même.

Ce n'est pas le cas.

Comme sirius te le dit et comme moi-même d'ailleurs, bien que chimiste, il y a un brassage forcé au niveau de la couche délimitée par la thermocline.

Cette couche fait tout de même jusqu'à 800 m de profondeur à l'équateur.

Ce brassage forcé est tout à fait capable de faire aller de l'eau chaude en profondeur.

Pour les grandes profondeurs par contre il ne semble pas que ce soit possible.

Seule la THC peut atteindre ces profondeurs.

C'est d'ailleurs bien là le problème car en cas de réchauffage trop important de l'eau, au moment de la plongée, cette eau ne s'enfoncera plus autant sauf si sa salinité le lui permet.

Mais si cette salinité est suffisante l'eau de la THC peut finir par réchauffer très progressivement les couches profondes.

Ce qui veut dire (et là, je te suis complètement) que le réchauffement concerne essentiellement la thermocline.

(Ça fait diablement avancer mon modèle de transmission de la chaleur).

[Invité]

Ce qui veut dire (et là, je te suis complètement) que le réchauffement concerne essentiellement la thermocline.

(Ça fait diablement avancer mon modèle de transmission de la chaleur).

à mon sens le profil actuel des températures de l'océan milite pour cette thèse.

L'océan inférieur est concerné aussi mais c'est du second ordre.

Pour un calcul approché considérer uniquement la thermocline ne semble pas idiot.

[sirius]

à mon sens le profil actuel des températures de l'océan milite pour cette thèse.

L'océan inférieur est concerné aussi mais c'est du second ordre.

Pour un calcul approché considérer uniquement la thermocline ne semble pas idiot.

Là dessus, on est d'accord, à condition que tu mettes une espèce de courant de fuite vers les profondeurs, ça paraît assez raisonnable. Mais , soyons clair, tu n'obtiendras pas ainsi une solution réaliste de l'équilibre final.

[sirius]

Tout à fait d'accord avec le mouvement de l'eau. Mais, la relation densité/température fait que l'eau doit abandonner son énergie thermique pour la descente, et qu'elle ne peut pas atteindre les différente couches à une température différente de la température ambiante. Donc, elle ne réchauffera pas les couches inférieures. Même chose pour la remontée. En d'autres termes, le profil des températures restera ce qu'il est.

Cette descente se fait à température potentielle constante. Ou, si tu veux, adiabatiquement. Le gradient adiabatique de température de la mer est de 0,12K/km. Ce qui est négligeable.

Ce que tu veux dire est qu'on ne peut pas faire descendre à 3000m un parcelle d'eau à 20°C mais l'eau y étant aux environs de 2°C en général. On trouve facilement de l'eau de mer à cette température. C'est la circulation thermohaline.

De toute manière, la thermocline n'est pas une barrière infranchissable: les échanges y sont lents mais pas inexistants

[the fritz]

P.S: Jusqu'à 4°C, l'eau se CONTRACTE en chauffant.(citation de MINITAX de ce jour)

Ce souvenir de mes années d'étude m'a fait écrire plein de c*******s; ceci est valable pour l'eau douce; l'eau salée se contracte jusqu'au point de congélation. Voir le site de Lecalvé Uni de Toulon

[charles.muller]

Désolé, je suis un peu perdu :

- est-on finalement bien d'accord qu'une même quantité de chaleur provoque une augmentation de volume plus importante en profondeur (en eaux denses) qu'en surface ? Indépendamment de savoir si c'est réaliste compte tenu de la circulation oéanique (il semble que Fritz n'obtient pas le même résultat que sirius).

- d'un point de vue "réaliste", a-t-on une idée des échanges de chaleur en dessous de la thermocline (leur amplitude, leur rythme) ?

- et finalement, l'hypothèse de Pierre Ernest (une eau descend si elle a perdu son énergie thermique, donc elle ne provoque pas spécialement de hausse du volume global) est-elle fondée ? (c'est notamment la dernière précision de sirius que je ne comprends pas bien).

[Invité]

- et finalement, l'hypothèse de Pierre Ernest (une eau descend si elle a perdu son énergie thermique, donc elle ne provoque pas spécialement de hausse du volume global) est-elle fondée ? (c'est notamment la dernière précision de sirius que je ne comprends pas bien).

PE envisage, si je comprends bien son cheminement, la convection naturelle.

Cette convection naturelle implique que suivant un principe bien connu: l'eau plus chaude monte et l'eau plus froide descend.

Personne ne va remettre en cause ce principe, évidemment (si l'on exclut les phénomènes de salinité différentielle).

Par contre cela n'empêche pas de transporter une quantité donnée d'eau chaude à n'importe quelle profondeur, jusque dans la fosse des Mariannes si l'on veut, et de la mélanger avec l'eau déjà présente.

Ce phénomène de transport est habituellement assuré par les courants verticaux et horizontaux.

Eux-mêmes provoqués comme le dit sirius, par un ensemble de forces et de torseurs résultant de l'action du vent, de la force de Coriolis, de la THC,...

Il y a le site de l'IFREMER qui parle de tout cela.

Ce que dit sirius également c'est que ce transport peut se faire de façon presque adiabatique.

Avec un minimum d'échange avec l'eau ambiante.

La parcelle d'eau chaude est donc transportée de façon adiabatique vers le bas où elle finit par céder sa chaleur par mélange.

Aucun principe thermodynamique n'interdit ce phénomène qui se produit d'ailleurs en permanence.

Il est bien clair que plus on plonge et plus c'est difficile pour les courants de la couche supérieure d'avoir une action.

La simulation des transports thermiques dans l'océan est donc très complexe et nécessite une connaissance approfondie de la circulation océanique en 3 D.

[charles.muller]

Ce que dit sirius également c'est que ce transport peut se faire de façon presque adiabatique.

Avec un minimum d'échange avec l'eau ambiante.

La parcelle d'eau chaude est donc transportée de façon adiabatique vers le bas où elle finit par céder sa chaleur par mélange.

Aucun principe thermodynamique n'interdit ce phénomène qui se produit d'ailleurs en permanence.

Il est bien clair que plus on plonge et plus c'est difficile pour les courants de la couche supérieure d'avoir une action.

Oui justement, c'est cela que je ne me représente pas très bien. Pour qu'une parcelle à 20°C plonge vers une zone à 3°C, il faut une sacrée energie, non ? Elle vient d'où ? Si la réponse est THC, je ne comprends plus (précisément parce que le principe de la THC est la stratification, donc les eaux qui plongent sont froides, donc on en revient au point de départ de Pierre Ernest). Si c'est une sorte de diffusion turbulente, je comprends qu'elle se passe au niveau de la thermocline. Mais cette histoire de plongée adiabatique en profondeur sans échange avec les couches traversées, c'est encore un mystère pour moi.

Nota : Je n'ai pas trouvé sur Ifremer la bonne page pour une explication des différents échanges thermiques en milieu marin. Sinon, outre le site de Le Calvé cité plus haut, on a aussi du même auteur ce dossier introductif sur la physique du milieu marin sur FS :

http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier416-1.php

(Je le conseille en première intention pour ceux dont les souvenirs physiques sont lointains).

[david3]

WHOI : WoodsHole Oceanographic Institution

Ocean Surface Mixed Layer

http://www.hpl.umces.edu/~lzhong/mixed_layer/sml.htm

Note : "shear" = cisaillement

http://faculty.gvsu.edu/videticp/langmuir.htm

The upper region of the ocean typically exhibits of a surface mixed layer with a thickness of a few to several hundreds meters. This mixed layer is a key component in studies of climate, biological productivity and marine pollution. It is the link between the atmosphere and deep ocean and directly affects the air-sea exchange of heat, momentum and gases

. Moreover, turbulent flows in the mixed layer affect biological productivity by controlling both the supply of nutrients to the upper sunlit layer and the light exposure of phytoplankton.

Several processes contribute to turbulent mixing in the mixed layer. Thermal convection can be generated by the ocean losing heat through longwave back radiation or evaporative cooling. The shear generated in wind-driven currents can produce Kelvin-Helmholtz billows. The interaction between surface waves and wind-driven shear current also produces Langmuir circulation, consisting of counter-rotating vortices with their axes aligned roughly in the wind direction.

As a part of CBLAST program funded by the Office of Naval Research, I am using Large Eddy Simulation (LES) models to investigate how large eddies affect the deepening of the ocean surface mixed layer and how they affect the air-sea momentum and heat fluxes. The following diagrams show examples of LES simulation results.

(...)

Wave-driven Langmuir circulation, buoyancy-driven thermal convection and shear-driven Kelvin-Helmholtz billows are three dominant large eddies in the ocean surface mixed layer

. We are examining how they compete to generate turbulence in an initially well-mixed layer. By nondimensionalizing the LES equations, we have identified two controlling dimensionless numbers:

(1) Hoenikker number Ho (Li & Garrett, 1995, JPO) is a ratio of buoyancy force to vortex force;

(2) turbulent Langmuir number Lat (McWilliams et al. 1997, JFM) is a ratio of the water friction velocity to the Stokes drift velocity.

We have explored the transition from shear-dominated turbulence to Langmuir-dominated turbulence in the absence of surface heat fluxes (see the following figure). In the LES experiments we conducted, the wind speed ranges between 5 and 15 m/s, the surface wave height varies from 0.5 to 4 m while the dominant wave length is kept at 60 m. The vertical velocity variance is a key measure of the turbulence field and represents the amount of kinetic energy available for mixing the water column. As wave forcing is added and Lat decreases, it becomes larger and reaches a maximum at a lower depth (left figure). The right figure shows the depth-averaged (within the mixed layer) vertical velocity variances as a function of Lat. The far-right end point represents a pure shear turbulence case. The vertical velocity variance shows little variation until Lat drops below about 0.7. However, it increases rapidly as Lat further decreases. This shows a separation between the shear-dominated and Langmuir-dominated turbulence. These results are encouraging and suggest that a small set of distinguishing flow metrics exist to characterize complex turbulence field.

(...)

Coupled Boundary Layers/Air-Sea Transfer

Defense Research Initiative

http://www.whoi.edu/science/AOPE/dept/CBLASTmain.html

The Coupled Boundary Layers Air-Sea Transfer Defense Research Initiative (CBLAST-DRI) focuses on processes that occur in the oceanic and atmospheric wave boundary layers, which are regions influenced by ocean surface waves. This Office of Naval Research (ONR) program combines observational and modeling components in all of its investigations. These investigations will focus on processes that couple the turbulent atmospheric and oceanic boundary layers across the interface through the exchange of momentum, mass, and heat

. Understanding the influence of surface waves and determining the 3-D structure of these boundary layers is one of the main objectives of this program.

Two regimes will be emphasized: a low wind, convectively (heating/ cooling) dominated regime, typically less than 5 m/s, with investigations of the transitions from stable to unstable flows where the buoyant forcing changes sign and from smooth to fully rough seas where wave-induced processes begin to dominate; and a very high wind regime with wind speeds greater than 20 m/s up to hurricane strength where in situ and remote observations are desperately needed to improve and evaluate forecast models.

The observational components include in situ investigations of ocean-atmospheric turbulence and mean flow from fixed towers and moorings, remote sensing of 2- and 3-D structure of the boundary layers and ocean surface, appropriate surface wave measurements with particular emphasis on small-scale and breaking waves, and Autonomous Underwater Vehicle (AUV) and aircraft-based measurements. The program will work toward quantifying the TKE budget and the momentum, mass, and heat budgets in the oceanic mixed-layer and atmospheric boundary layer. Novel instrumentation development efforts will be included, particularly for very high winds.

The modeling and simulation (e.g., LES and DNS) components are expected to develop improved, physics-based parameterizations of the fluxes (momentum, energy, heat, mass) and/or the coupled nature of the wave boundary layer. We are also interested in physics-based parameterizations of the direct coupling of the surface wave field with particular emphasis on small scale and breaking waves. An important product of this program will be parameterizations useful in larger scale, coupled ocean-air models.

Modèlisateurs : http://www.whoi.edu/science/AOPE/dept/CBLA...e.html#modelers

[Invité]

Oui justement, c'est cela que je ne me représente pas très bien. Pour qu'une parcelle à 20°C plonge vers une zone à 3°C, il faut une sacrée energie, non ? Elle vient d'où ? Si la réponse est THC, je ne comprends plus (précisément parce que le principe de la THC est la stratification, donc les eaux qui plongent sont froides, donc on en revient au point de départ de Pierre Ernest). Si c'est une sorte de diffusion turbulente, je comprends qu'elle se passe au niveau de la thermocline. Mais cette histoire de plongée adiabatique en profondeur sans échange avec les couches traversées, c'est encore un mystère pour moi.

ce n'est pas la THC puisque cette dernière concerne des eaux déjà très froides lors de leur plongée.

De plus personne n'a dit que la convection forcée avait lieu entre 20 et 3°C.

Il n'y a pas d'impossiblité théorique pour que cela se fasse mais les courants marins de convection ne dépassent guère 1000 m de profondeur.

Ce qui est déjà pas mal quand on pense qu'ils sont pour la plupart générés par les vents de surface.

je te rappelle d'ailleurs que je répondais à celà:

et finalement, l'hypothèse de Pierre Ernest (une eau descend si elle a perdu son énergie thermique, donc elle ne provoque pas spécialement de hausse du volume global) est-elle fondée ? (c'est notamment la dernière précision de sirius que je ne comprends pas bien).

donc pour insister un peu:

une eau chaude ne peut effectivement descendre dans de l'eau plus froide par convection naturelle mais il n'y a pas d'impossibilité théorique pour qu'un transport presque adiabatique suivi d'un mélange se fasse en profondeur.

Et celà est pratique courante dans la thermocline qui ne fait pas loin de 800m dans les zones chaudes.

pour mieux comprendre prenons un exemple très simple:

tout le monde connait le chauffage central à eau chaude.

Dans les temps "anciens" il fallait calculer au plus juste les pentes des différentes tuyauteries et les différents radiateurs pour que la convection naturelle permette la circulation dans tout le réseau de chauffage.

La chaudière était située en partie inférieure du réseau obligatoirement.

depuis ces temps anciens il y a eu l'invention de la pompe de circulation.

Grâce à cette dernière il serait possible (mais on ne le fait pas pour d'autres raisons) de mettre la chaudière plus haute que l'nstallation.

Cela n'empêcherait nullement l'eau chaude d'alimenter les radiateurs du bas et l'au froide de revenir vers la chaudière.

c'est le principe de la convection forcée.

Dans notre cas, la pompe n'est pas assez puissante pour aller plus bas que 1000 m (environ)

[charles.muller]

Merci pour les schémas. Je me demande ce que représente le "rayonnement d'onde interne" (internal wave radiation) dans le premier. Apparemment, c'est le seul phénomène qui s'échappe de la thermocline vers le fond dans cette représentation simplifiée.

[david3]

Merci pour les schémas. Je me demande ce que représente le "rayonnement d'onde interne" (internal wave radiation) dans le premier. Apparemment, c'est le seul phénomène qui s'échappe de la thermocline vers le fond dans cette représentation simplifiée.

WHOI est un des organismes de pointe au niveau de la recherche dans ce domaine.

[charles.muller]

ce n'est pas la THC puisque cette dernière concerne des eaux déjà très froides lors de leur plongée.

De plus personne n'a dit que la convection forcée avait lieu entre 20 et 3°C.

Il n'y a pas d'impossiblité théorique pour que cela se fasse mais les courants marins de convection ne dépassent guère 1000 m de profondeur.

Merci des nouvelles explications. Si on reste au niveau de la thermocline, je n'ai pas de souci comme je l'écrivais, puisque je conçois bien que les vents, les tourbillons, etc. procurent assez d'énergie pour forcer la convection sur une certaine profondeur.

[charles.muller]

WHOI est un des organismes de pointe au niveau de la recherche dans ce domaine.

Sans aucun doute /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">Apparemment, il s'agit d'ondes de gravité interne, mais c'est de la thermodynamique des fluides stratifiés et j'avoue que je n'entrave rien (ci-dessous, un papier ancien sur la question). Si quelqu'un a une explication simple.

Journal of Fluid Mechanics Digital Archive (1978), 88: 289-308 Cambridge University Press

Radiation damping of inertial oscillations in the upper ocean

T. H. Bell a1

a1 Ocean Sciences Division, Naval Research Laboratory, Washington, D.C. 20375

Abstract

Turbulent motions within the wind-mixed layer, which is advected by near-surface inertial oscillations, excite internal gravity waves in the underlying ocean layers. Momentum transport in the radiated wave field results in a drag force on the inertial currents. Because the magnitude of the inertial currents is large compared with the turbulence intensity, the resultant rate of dissipation of inertial oscillation energy is approximately equal to the energy flux in the radiated wave field. Using linear internal wave theory, asymptotic results are derived for the energy flux in terms of the Brunt-Väisälä frequency N below the mixed layer, the magnitude U0 of the inertial current, the integral length scale l of the mixed-layer turbulence and the mean-square displacement

ζ20

of the base of the mixed layer. For representative conditions, we estimate an energy flux of 1-10 erg/cm2 s into relatively short (wavelength of order 2πU0/N) high frequency (of order, but less than, N) internal waves. The resultant decay times for inertial oscillation energy range from a day to a week or so, in agreement with reported observations on the decay of inertial oscillations in the upper ocean. The estimated energy flux is comparable in magnitude to estimates for other internal wave generation mechanisms, indicating that, in addition to being a significant sink of inertial energy, this process may locally represent a significant source of internal wave energy in the open ocean.

[david3]

Sans aucun doute /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

Cela change des trucs tarabiscotés que l'on peut lire ici ou là.

[Pierre-Ernest]

Ce que tu dis est valable dans un système livré à lui-même.

Ce n'est pas le cas.

Comme sirius te le dit et comme moi-même d'ailleurs, bien que chimiste, il y a un brassage forcé au niveau de la couche délimitée par la thermocline.

Cette couche fait tout de même jusqu'à 800 m de profondeur à l'équateur.

Ce brassage forcé est tout à fait capable de faire aller de l'eau chaude en profondeur.

Pour les grandes profondeurs par contre il ne semble pas que ce soit possible.

Seule la THC peut atteindre ces profondeurs.

C'est d'ailleurs bien là le problème car en cas de réchauffage trop important de l'eau, au moment de la plongée, cette eau ne s'enfoncera plus autant sauf si sa salinité le lui permet.

Mais si cette salinité est suffisante l'eau de la THC peut finir par réchauffer très progressivement les couches profondes.

Je réponds à ce post, mais je tiens compte de tes posts suivants :

Les nombreux schémas compliqués de circulation thermohaline n'expliquent, en fait pas grand chose, parce qu'ils se contentent de décrire, sans donner des raisons.

De plus, ils confondent souvent les effets et les causes (mais c'est une dérive fréquente des sciences encyclopédiques actuelles).

L'eau de mer ne circule pas parce que la circulation thermohaline l'y force. L'eau de mer circule parce que :

1) différentes forces (vent, Coriolis, etc...) la font se déplacer en surface (1). Par un effet très bête, comme la surface reste à peu près horizontale, il faut bien que l'eau revienne à son point de départ... voila pour le circuit en général.

2) il se trouve que l'eau qui se déplace en surface vers les pôles, se refroidit (c'est vers les pôles) et qu'elle arrive plus salée que l'eau environnante (elle se concentre par évaporation, et près des pôles, l'eau de mer est plus salée parce que la glace de mer contient moins de sel que l'eau.

Si elle est froide et plus salée, il arrive un moment où la colonne devient instable, et l'eau plonge vers les profondeurs.

Pour des raisons complètement géographiques, ce phénomène de plongée près des pôles est localisé dans l'Atlantique nord, d'une part, et autour de l'Antarctique.

Remarquons bien que c'est parce qu'elle est froide qu'elle plonge.

Ensuite, l'eau se déplace, horizontalement (en gros) dans les grandes profondeurs, à des vitesses très lentes pour ressortir en des points plus tellement précis comme on le croyait avant (zones d'upwelling) mais un peu partout, et spécialement aux endroits d'où, préciséement, elle était partie chaude.

Pour terminer, La circulation thermohaline, c'est une image du déplacement de l'eau qui se réchauffe à l'équateur et se refroidit aux pôles. la pompe principale du chauffage central, dans l'image de Meteor, c'est le vent et... Coriolis.

(1) en surface signifie dans la zone de la thermocline, en gros

[david3]

Pierre-Ernest, on trouve le descriptif classique que tu donnes dans n'importe quelle encyclopédie.

Exemple : http://en.wikipedia.org/wiki/Thermohaline_circulation

" Les nombreux schémas compliqués de circulation thermohaline n'expliquent, en fait pas grand chose, parce qu'ils se contentent de décrire, sans donner des raisons. De plus, ils confondent souvent les effets et les causes (mais c'est une dérive fréquente des sciences encyclopédiques actuelles). "

Tu peux expliquer plus précisément ce que tu reproches aux sciences actuelles ?

[charles.muller]

Pierre-Ernest, on trouve le descriptif classique que tu donnes dans n'importe quelle encyclopédie.

Exemple : http://en.wikipedia.org/wiki/Thermohaline_circulation

Je rappelle que nous essayons ici de comprendre ce propos du GIEC 2001 rapporté par Pierre Ernest et recopié ci-après, propos dont l'expression semble justement contredire cette description "classique" de la THC. Si le brassage se fait essentiellement autour de la thermocline et que la thermohaline est de toute façon un circuit stratifié eau chaude / eau froide à pompe mécanique (vent et Coriolis), cette allusion du GIEC à un lent transfert séculaire ou millénaire de la chaleur de surface vers les fonds océaniques n'est pas très compréhensible. Car au rythme des siècles et des millénaires, il semble fort probable que la zone de surface et la zone thermocline 0-800 m auront dissipé cette chaleur vers le haut plutôt que vers le bas et il est difficile de comprendre physiquement quel mécanisme assurerait le transfert d'une parcelle chaude 0-800 m vers les profondeurs plus froides et plus denses (quel mécanisme = quelle énergie présente dans le système pour que la parcelle chaude descende progressivement en dessous de la thermocline vers 1000, 2000, ..., 5000 m).

Water at higher temperature or under greater pressure (i.e., at greater depth) expands more for a given heat input, so the global average expansion is affected by the distribution of heat within the ocean. (...)

The rate of climate change depends strongly on the rate at which heat is removed from the ocean surface layers into the ocean interior; if heat is taken up more readily, climate change is retarded but sea level rises more rapidly. Climate change simulation requires a model which represents the sequestration of heat

in the ocean and the evolution of temperature as a function of depth.

The large heat capacity of the ocean means that there will be considerable delay before the full effects of surface warming are felt throughout the depth of the ocean.

[sirius]

Je réponds à ce post, mais je tiens compte de tes posts suivants :

Les nombreux schémas compliqués de circulation thermohaline n'expliquent, en fait pas grand chose, parce qu'ils se contentent de décrire, sans donner des raisons.

C'est tellement descriptif et uniquement descriptif qu'un modèle basé sur la physique et la dynamique des fluides en rotation la simule sans trop de difficultés.

De plus, ils confondent souvent les effets et les causes (mais c'est une dérive fréquente des sciences encyclopédiques actuelles).

L'eau de mer ne circule pas parce que la circulation thermohaline l'y force. L'eau de mer circule parce que :

1) différentes forces (vent, Coriolis, etc...) la font se déplacer en surface (1). Par un effet très bête, comme la surface reste à peu près horizontale, il faut bien que l'eau revienne à son point de départ... voila pour le circuit en général.

évident

2) il se trouve que l'eau qui se déplace en surface vers les pôles, se refroidit (c'est vers les pôles) et qu'elle arrive plus salée que l'eau environnante (elle se concentre par évaporation, et près des pôles, l'eau de mer est plus salée parce que la glace de mer contient moins de sel que l'eau.

Si elle est froide et plus salée, il arrive un moment où la colonne devient instable, et l'eau plonge vers les profondeurs.

Pour des raisons complètement géographiques, ce phénomène de plongée près des pôles est localisé dans l'Atlantique nord, d'une part, et autour de l'Antarctique.

Remarquons bien que c'est parce qu'elle est froide qu'elle plonge.

Non: tu le dis toi même qq lignes au dessus, c'est parce qu'elle est plus salée.

Ensuite, l'eau se déplace, horizontalement (en gros) dans les grandes profondeurs, à des vitesses très lentes pour ressortir en des points plus tellement précis comme on le croyait avant (zones d'upwelling) mais un peu partout, et spécialement aux endroits d'où, préciséement, elle était partie chaude.

Pour terminer, La circulation thermohaline, c'est une image du déplacement de l'eau qui se réchauffe à l'équateur et se refroidit aux pôles. la pompe principale du chauffage central, dans l'image de Meteor, c'est le vent et... Coriolis.

(1) en surface signifie dans la zone de la thermocline, en gros

Bon et ça nous mène où?

[sirius]

Je rappelle que nous essayons ici de comprendre ce propos du GIEC 2001 rapporté par Pierre Ernest et recopié ci-après, propos dont l'expression semble justement contredire cette description "classique" de la THC. Si le brassage se fait essentiellement autour de la thermocline et que la thermohaline est de toute façon un circuit stratifié eau chaude / eau froide à pompe mécanique (vent et Coriolis), cette allusion du GIEC à un lent transfert séculaire ou millénaire de la chaleur de surface vers les fonds océaniques n'est pas très compréhensible. Car au rythme des siècles et des millénaires, il semble fort probable que la zone de surface et la zone thermocline 0-800 m auront dissipé cette chaleur vers le haut plutôt que vers le bas et il est difficile de comprendre physiquement quel mécanisme assurerait le transfert d'une parcelle chaude 0-800 m vers les profondeurs plus froides et plus denses (quel mécanisme = quelle énergie présente dans le système pour que la parcelle chaude descende progressivement en dessous de la thermocline vers 1000, 2000, ..., 5000 m).

Water at higher temperature or under greater pressure (i.e., at greater depth) expands more for a given heat input, so the global average expansion is affected by the distribution of heat within the ocean. (...)

The rate of climate change depends strongly on the rate at which heat is removed from the ocean surface layers into the ocean interior; if heat is taken up more readily, climate change is retarded but sea level rises more rapidly. Climate change simulation requires a model which represents the sequestration of heat

in the ocean and the evolution of temperature as a function of depth.

The large heat capacity of the ocean means that there will be considerable delay before the full effects of surface warming are felt throughout the depth of the ocean.

On a répondu à cela, alors pourquoi sans cesse y revenir. A moins que tu n'aies pas compris

1 les transferts sont lents mais ils ont lieu. Le principal est la circulation thermohaline mais de toute manière des échanges turbulents ont lieu au travers de la thermocline qui n'est pas un couvercle étanche.. Des échanges ont lieu également par l'intermédiaire des précipitations de résidus de l'activité biologique. Ce ne sont pas des compartiments étanches. On peut se poser des questions sur la rapidité du processus si la circulation thermohaline s'arrête mais pas sur l'existence du processus.

2 J'ai pris un exemple numérique basé sur l'équation d'état de la mer et qui montre bien que si une parcelle d'eau est injectée en profondeur elle gagne plus en volume qu'en surface.

Le raisonnement de PE ne tient que pour un fluide statique. Ce n'est pas le cas

[charles.muller]

On a répondu à cela, alors pourquoi sans cesse y revenir. A moins que tu n'aies pas compris

1 les transferts sont lents mais ils ont lieu. Le principal est la circulation thermohaline mais de toute manière des échanges turbulents ont lieu au travers de la thermocline qui n'est pas un couvercle étanche.. Des échanges ont lieu également par l'intermédiaire des précipitations de résidus de l'activité biologique. Ce ne sont pas des compartiments étanches. On peut se poser des questions sur la rapidité du processus si la circulation thermohaline s'arrête mais pas sur l'existence du processus.

Alors, je n'ai pas tout compris en effet. A mon avis, c'est la THC qui coince. Dans la logique de Pierre Ernest, l'eau qui plonge est froide (c'est pour cela qu'elle plonge + la salinité), elle n'est donc pas susceptible de réchauffer les fonds. Mais peut-être que c'est faux. Il suffit dans ce cas de préciser : l'eau froide de la THC est toujours plus chaude que le fond vers lequel elle se dirige, donc elle réchauffe un peu le fond dans son parcours. Mais est-ce le cas ? Tel que je le comprends jusqu'à maintenant, la THC n'assure aucun apport calorique en dessous d'une certaine profondeur.

[sirius]

Alors, je n'ai pas tout compris en effet. A mon avis, c'est la THC qui coince. Dans la logique de Pierre Ernest, l'eau qui plonge est froide (c'est pour cela qu'elle plonge + la salinité), elle n'est donc pas susceptible de réchauffer les fonds. Mais peut-être que c'est faux. Il suffit dans ce cas de préciser : l'eau froide de la THC est toujours plus chaude que le fond vers lequel elle se dirige, donc elle réchauffe un peu le fond dans son parcours. Mais est-ce le cas ? Tel que je le comprends jusqu'à maintenant, la THC n'assure aucun apport calorique en dessous d'une certaine profondeur.

Nous parlons d'un delta Q. Donc, le pb est de savoir si la THC sera bloquée ou pas.

Si elle n'est pas bloquée, elle entraînera de l'eau un peu plus chaude que ce qu'elle fait actuellement. Et donc le réchauffement gagnera lentement les profondeurs. Tant que l'eau est plus dense, elle descend et elle ne va pas s'accumiler au fond.

Autrement dit, le rôle du sel est essentiel.

Ensuite, si l'on prend comme hypothèse un arrêt de la THC, il reste les autres processus qui sont moins efficaces mais qui existent encore. La strtification ne peut pas être figée dans un fluide parce que les molécules du fluide se déplacent constamment.

[charles.muller]

Nous parlons d'un delta Q. Donc, le pb est de savoir si la THC sera bloquée ou pas.

Si elle n'est pas bloquée, elle entraînera de l'eau un peu plus chaude que ce qu'elle fait actuellement. Et donc le réchauffement gagnera lentement les profondeurs. Tant que l'eau est plus dense, elle descend et elle ne va pas s'accumiler au fond.

Autrement dit, le rôle du sel est essentiel.

Dans ce cas, cela devient clair en effet : la THC réchauffe très progressivement les fonds parce que l'eau qu'elle entraîne vers le fond est tout simplement un peu plus chaude à T qu'à T+1 (en situation de RC) et que la salinité (par évaporation en surface) est aussi un facteur de plongée.

Dans le cas où le RC ralentit la THC (donc ce transfert), il restera de toute façon les échanges de la thermocline. Ce qui serait intéressant à modéliser (mais les océanographes doivent le faire), c'est le rapport précis réchauffement / ralentissement / profondeur pour l'évolution du contenu de chaleur de toute la colonne verticale (donc du volume global de l'océan).

[sirius]

Dans ce cas, cela devient clair en effet : la THC réchauffe très progressivement les fonds parce que l'eau qu'elle entraîne vers le fond est tout simplement un peu plus chaude à T qu'à T+1 (en situation de RC) et que la salinité (par évaporation en surface) est aussi un facteur de plongée.

Dans le cas où le RC ralentit la THC (donc ce transfert), il restera de toute façon les échanges de la thermocline. Ce qui serait intéressant à modéliser (mais les océanographes doivent le faire), c'est le rapport précis réchauffement / ralentissement / profondeur pour l'évolution du contenu de chaleur de toute la colonne verticale (donc du volume global de l'océan).

On est d'accord. Quant à modéliser tout ça, on ne le fera pas avec nos petits moyens, en effet. Je ne sais pas si les océanographes modélisent exactement les choses comme ça parce que la question qui leur est posée n'est pas exactement celle là non plus mais implicitement, ils le font.

[charles.muller]

Sur le chapitre chaleur océanique présente et à venir...

...A signaler ce papier à paraître dans J. Clim. Un nouveau modèle prévoit que l'océan austral pourrait à long terme stocker plus de CO2 et de chaleur que ce qui est prévu aujourd'hui, en raison d'une modification des westerlies (pour l'instant mal implémentée selon les auteurs dans les modèles AR4).

Avantages : moindre ES et moindre réchauffement atm.

Inconvénients : hausse du niveau de la mer (et baisse du pH).

Texte (pdf version révisée) :

http://www.geo.arizona.edu/BGDL/articles/R...6b_preprint.pdf

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Communiqué :

Southern Ocean could slow global warming

The Southern Ocean may slow the rate of global warming by absorbing significantly more heat and carbon dioxide than previously thought, according to new research.

The Southern Hemisphere westerly winds have moved southward in the last 30 years. A new climate model predicts that as the winds shift south, they can do a better job of transferring heat and carbon dioxide from the surface waters surrounding Antarctica into the deeper, colder waters.

The new finding surprised the scientists, said lead researcher Joellen L. Russell. "We think it will slow global warming. It won't reverse or stop it, but it will slow the rate of increase."

The new model Russell and her colleagues developed provides a realistic simulation of the Southern Hemisphere westerlies and Southern Ocean circulation.

Previous climate models did not have the winds properly located. In simulations of present-day climate, those models distorted the ocean's response to future increases in greenhouse gases.

"Because these winds have moved poleward, the Southern Ocean around Antarctica is likely to take up 20 percent more carbon dioxide than in a model where the winds are poorly located," said Russell, an assistant professor of geosciences at The University of Arizona in Tucson.

“More heat stored in the ocean means less heat stored in the atmosphere. That's also true for carbon dioxide, the major greenhouse gas."

"But there are consequences," Russell said. "This isn't an unqualified good, even if more carbon dioxide and heat goes into the ocean."

As the atmosphere warms, storing more heat in the ocean will cause sea levels to rise even faster as the warmed water expands, she said. Adding more CO2 to the oceans will change their chemistry, making the water more acidic and less habitable for some marine organisms.

Russell and her colleagues conducted the study while she was a researcher at Princeton University and the National Oceanic and Atmospheric Administration's Geophysical Fluid Dynamics Laboratory in Princeton, N.J.

Her co-authors on the article, "The Southern Hemisphere Westerlies in a Warming World: Propping open the Door to the Deep Ocean,” are GFDL researchers Keith W. Dixon, Anand Gnanadesikan, Ronald J. Stouffer and J.R. Toggweiler. The article will be published in the December 15 issue of the Journal of Climate. NOAA funded the work.

The researchers characterize the Southern Ocean as "the crossroads of the global ocean's water masses, connecting the Atlantic, Pacific and Indian Oceans as well as connecting the deep ocean to the surface."

The current set of computer models that scientists use to predict future climate differ in the degree to which heat is sequestered by the Southern Ocean. The models vary in how they represent the behavior of the Southern Hemisphere Westerlies and the Antarctic Circumpolar Current, the largest current on the planet.

The team's model does a better job of depicting the location and observed southward shift of the Southern Hemisphere atmospheric winds than do previous global climate circulation models. The new model developed at GFDL shows that the poleward shift of the westerlies intensifies the strength of the winds as they whip past the tip of South America and circumnavigate Antarctica.

"It's like a huge blender," Russell said as she held up a globe and demonstrated how the winds whirl around the southernmost continent. Those winds, she said, propel the Antarctic Circumpolar Current. The current drives the upwelling of cold water from more than two miles deep. The heavy, cold water comes to the surface and then sinks back down, carrying the carbon dioxide and heat with it.

The new model forecasts this shift in the winds will continue into the future as greenhouse gases increase.

Stouffer said, “The poleward intensification of the westerlies will allow the ocean to remove additional heat and anthropogenic carbon dioxide from the atmosphere. Thus, the deep ocean has the potential to slow the atmospheric warming through the increased storage of heat and carbon.”

The team's next step will be figuring out how warming, ice-melt and ongoing shifts in the Southern Hemisphere westerlies will affect the biogeochemistry of the Southern Ocean and the global budgets for heat and carbon dioxide.