Voir la source de Circulation thermohaline

[[Fichier:Circulacion termohalina.jpg|vignette|300px|La circulation thermohaline mondiale correspond au couplage de plusieurs [[cellule de convection|cellules de convection]] océaniques et participe à la [[Bilan radiatif de la Terre|redistribution de la chaleur]].]]
[[Fichier:Thermohaline Circulation using Improved Flow Field.ogv|vignette|Animation de la circulation thermohaline.]]

La '''circulation thermohaline''', appelée aussi '''circulation océanique profonde''', est la circulation océanique engendrée par les différences de densité ([[masse volumique]]) de l'[[eau de mer]], à l'origine de [[Courant marin|courants marins]] de profondeur. Ces différences de densité proviennent des écarts de [[température]] et de [[salinité]] des masses d'eau, d'où le terme de thermo {{incise|pour température}} et halin {{incise|pour salinité|stop}}.

À l'échelle de la [[planète]], la circulation océanique de surface et la circulation océanique profonde forment une immense boucle de circulation que l’on nomme '''boucle thermohaline''' à l'origine d'un grand cycle qui brasse les eaux et convoie la chaleur à l'échelle du globe.

== Caractéristiques ==
Température, salinité et densité sont reliées par la [[fonction d'état]]<ref>{{Ouvrage|langue=en|auteur1=The intergovernmental oceanographic commission|titre=The international thermodynamic equation of seawater--2010 : Calculation and use of thermodynamic properties|éditeur=UNESCO|année=2010|isbn=|lire en ligne=http://www.teos-10.org/pubs/TEOS-10_Manual.pdf}}.</ref> de l'[[eau de mer]]. Les eaux refroidies et salées plongent au niveau des hautes latitudes dans l'Atlantique-Nord ([[Norvège]], [[Groenland]], et [[mer du Labrador]]) et descendent vers le sud, à des profondeurs comprises entre {{unité|1 et 3 km}}, formant l'eau profonde Nord-Atlantique. La remontée de ces eaux se fait principalement par mélange vertical dans tout l'océan. Les scientifiques estiment qu'une molécule d'eau fait ce circuit entier en environ {{unité|1000 à 1500 ans}}. Il existe également des zones de formation d'[[Eau de fond de l'Antarctique|eau dense dans l'océan Austral]], au niveau des [[mer de Ross|mers de Ross]] et [[Mer de Weddell|de Weddell]]<ref>{{Ouvrage| auteur1=Michèle Fieux| titre=L'océan planétaire| éditeur=ENSTA| lieu=Paris| année=2010| pages totales=421| isbn=978-2-7225-0915-3}}.</ref>. Dans la réalité, il est difficile de séparer la circulation engendrée par les gradients de densité seuls des autres sources de mouvement des masses d'eau, telles que le vent ou les marées<ref name="What is">{{Article|langue=en|prénom1=Carl|nom1=Wunsch|titre=What Is the Thermohaline Circulation?|périodique=Science|volume=298|date=2002-11-08|issn=0036-8075|issn2=1095-9203|pmid=12424356|doi=10.1126/science.1079329|lire en ligne=http://science.sciencemag.org/content/298/5596/1179|consulté le=2016-02-26|pages=1179–1181}}.</ref>. Pour étudier cette circulation à grande échelle, les scientifiques préfèrent donc utiliser une notion mieux définie : la circulation méridienne de retournement (CMR<ref name="circulation">{{Article|auteur1=Bertrand Delorme|auteur2=Yassir Eddebbar|titre=La circulation océanique et le climat|sous-titre=une vue d’ensemble|lire en ligne=https://ocean-climate.org/wp-content/uploads/2017/02/circulation-océanique_FichesScientifiques_Oct2016_BD_ppp-3.pdf|date=15 novembre 2016|format électronique=pdf|périodique=Fiches scientifiques|éditeur=ocean-climate.org}}</ref> ou MOC pour ''{{Langue|anglais|Meridional Overturning Circulation}}'')<ref name="What is" />.

La circulation thermohaline a des conséquences encore mal estimées aujourd'hui sur le [[climat]].

== Circulation méridienne de retournement ==
La notion de circulation thermohaline est imprécise et il en existe plusieurs définitions<ref name="What is" />. Si elle est majoritairement vue comme la circulation liée aux forçages thermique et halin qui lui donnent son nom, il est maintenant établi que ces seuls forçages ne sont pas suffisants pour maintenir cette circulation et que le mélange turbulent lié au vent et aux [[marée]]s joue un rôle primordial, notamment dans la remontée des eaux profondes<ref name="What is" />{{,}}<ref>{{Article|langue=anglais|auteur1=[[Carl Wunsch]]|titre=Oceanography: Moon, tides and climate|périodique=Nature|numéro=405|année=2000|issn=0028-0836|lire en ligne=http://www.nature.com/nature/journal/v405/n6788/full/405743a0.html|pages=}}.</ref>. Progressivement, la notion de circulation méridienne de retournement, ou MOC, s'est substituée à celle de circulation thermohaline<ref name="Ocean">{{Ouvrage|langue=en|auteur1=Sybren Drijfhout|titre=Ocean circulation and climate : a 21st century perspective. Part IV. Ocean Circulation and Water Masses. 11. Conceptual models of the Wind-Driven and Thermohaline circulation|éditeur=International Geophysics series volume103|lieu=Amsterdam|année=2013|pages totales=868|passage=p264|isbn=978-0-12-391851-2}}.</ref>.

=== Définition ===
La MOC correspond à la [[fonction de courant]] méridienne. Elle s'obtient en intégrant la composante méridienne de la vitesse de courant suivant la [[longitude]] et la profondeur<ref name="Observations">{{Article|langue=en|prénom1=Martha W.|prénom2=John|nom1=Buckley|nom2=Marshall|titre=Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review|périodique=Reviews of Geophysics|date=2016-01-01|issn=1944-9208|doi=10.1002/2015RG000493|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015RG000493/abstract|consulté le=2016-03-04|pages=2015RG000493}}.</ref> :

<math>\Psi(y,z,t) = \int\limits_{z}^{0} dz\int\limits_{ouest}^{est} v(x,y,z,t)dx</math>

où <math>\Psi</math> désigne la fonction de courant, ''x'' la longitude, ''y'' la [[latitude]], ''z'' la profondeur et ''t'' le temps. Son unité est le [[Sverdrup (unité de mesure)|Sverdrup]] (i.e. {{nb|e6 m3/s}}).

Contrairement à la circulation thermohaline, elle correspond à l'intégration de la vitesse, tous processus physiques confondus, et par conséquent, inclut la circulation liée au vent. L'intégration suivant la longitude peut être globale, ou être restreinte à un bassin, comme c'est le cas pour la circulation méridienne de retournement Atlantique, ou AMOC pour « {{langue|en|Atlantic Meridional Overturning Circulation}} ». Elle peut également être définie comme la valeur maximale de la fonction de courant, ou la valeur maximale à une latitude donnée. Ces définitions permettent de réduire l'information à une simple série temporelle, mais suppriment toute information sur la structure méridienne et verticale de cette circulation. L'utilisation de l'une ou l'autre définition dépend du problème posé. La MOC est beaucoup utilisée dans la communauté scientifique, car elle est bien définie et facilement calculable par les [[Modèle de circulation générale océanique|modèles d'océan]]<ref name="Ocean" />{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|auteur1=Peter Gent|titre=Ocean Circulation and Climate : a 21st century perspective. Part V. Modelling of the Ocean Climate System. 23. Coupled models and Climate projections.|éditeur=International Geophysics series volume 103|lieu=Amsterdam|année=2013|passage=p615|isbn=978-0-12-391851-2|lire en ligne=https://books.google.co.uk/books?id=wPx2z7VbgXoC&pg=PA622&lpg=PA622&dq=danabasoglu+thermohaline+circulation+moc&source=bl&ots=tSgUZwm9-e&sig=VF9Jatt5b6yjvVXMczNeWo89fvI&hl=fr&sa=X&ved=0ahUKEwiezIKCha_LAhUHsxQKHSL1DQAQ6AEIQjAE#v=onepage&q=danabasoglu%20thermohaline%20circulation%20moc&f=false}}.</ref>.

=== Circulation méridienne de retournement Atlantique (AMOC) ===
Lorsque l'intégration zonale de la vitesse se limite au bassin atlantique, on parle d'AMOC pour « {{langue|en|Atlantic MOC}} ».

C'est dans l'océan Atlantique que la circulation méridienne de retournement est la plus intense et la plus étudiée. Elle est constituée de deux cellules convectives. Dans la cellule supérieure, les eaux chaudes et salées de surface sont transportées vers le nord, où elles se densifient sous l'effet de leur refroidissement<ref name="nat0724">{{article |langue=en |périodique=[[Nature (revue)|Nature]] |titre=Deeper and stronger North Atlantic Gyre during the Last Glacial Maximum |auteur=Jack H. Wharton et al. |date=10 juillet 2024 |lire en ligne=https://www.nature.com/articles/s41586-024-07655-y}}</ref>. La perte de flottabilité de ce flux d'eau l'amène alors à plonger pour devenir l'{{lien|fr=eau profonde nord-atlantique|trad=North Atlantic Deep Water}}<ref name="nat0724"/>. Cette eau profonde est transportée vers le sud à une profondeur comprise entre 1 et {{unité|4 km}}<ref name="nat0724"/>. Une partie finit par remonter en surface dans l'[[océan Austral]], fermant ainsi la cellule<ref>{{Article|prénom1=John|prénom2=Kevin|nom1=Marshall|nom2=Speer|titre=Closure of the meridional overturning circulation through Southern Ocean upwelling|périodique=Nature Geoscience|volume=5|année=2012|doi=10.1038/ngeo1391|lire en ligne=http://www.nature.com/doifinder/10.1038/ngeo1391|pages=171–180}}.</ref>. Le transport vers le sud de l'eau profonde nord-atlantique et sa remontée au niveau de la divergence antarctique forment également la branche supérieure de la seconde cellule convective. Cette cellule est alors fermée par la formation d'eau profonde et d'eau de fond au niveau de la [[mer de Weddell]], qui tapissent le fond de l'océan Atlantique.

À {{nobr|26,5° N}}, les débits moyens des cellules supérieure et inférieure sont estimés à 18,7 ± 2,1 Sv<ref name="Observations" /> et 2 ± 0,5 Sv<ref>{{Article|prénom1=Harry L.|prénom2=Hannah R.|prénom3=Stuart A.|nom1=Bryden|nom2=Longworth|nom3=Cunningham|titre=Slowing of the Atlantic meridional overturning circulation at 25° N|périodique=Nature|volume=438|année=2005|doi=10.1038/nature04385|lire en ligne=http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nature04385|pages=655–657}}.</ref> respectivement.

==== Observations ====
La très grande échelle de l'AMOC rend son observation difficile.

Les premières estimations étaient basées sur des sections hydrographiques [[zonal]]es, c'est-à-dire suivant un [[Parallèle (géographie)|parallèle]], à quelques latitudes choisies, majoritairement {{nobr|24,5° N}}, {{nobr|38° N}} et {{nobr|48° N}} dans l'Atlantique Nord et {{nobr|24° S}} et {{nobr|34° S}} dans l'Atlantique Sud<ref name="Observations" />. Ces mesures ont fourni une première estimation de la valeur de l'AMOC à un instant donné, mais doivent être longuement répétées pour estimer sa variabilité. En 2010, l'échantillonnage temporel reste faible, ce qui peut engendrer des erreurs liées au phénomène de [[repliement de spectre]]. Ainsi, la diminution d'AMOC identifiée à partir de sections hydrographiques répétées en [[1957]], [[1981]], [[1992]], [[1998]] et [[2004]] à 26,5° N<ref name="Slowing">{{Article|prénom1=Harry L.|nom1=Bryden|prénom2=Hannah R.|nom2=Longworth|prénom3=Stuart A.|nom3=Cunningham|titre=Slowing of the Atlantic meridional overturning circulation at 25° N|périodique=Nature|volume=438|année=2005|doi=10.1038/nature04385|lire en ligne=http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nature04385|pages=655–657}}.</ref> était en [[2010]] suspectée d'être dominée par la variabilité intra-annuelle<ref name="Seasonnal">{{Article|prénom1=T.|nom1=Kanzow|prénom2=S. A.|nom2=Cunningham|prénom3=W. E.|nom3=Johns|prénom4=J. J-M.|nom4=Hirschi|titre=Seasonal Variability of the Atlantic Meridional Overturning Circulation at 26.5°N|périodique=Journal of Climate|volume=23|date=2010-06-11|issn=0894-8755|doi=10.1175/2010JCLI3389.1|lire en ligne=http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/2010JCLI3389.1|consulté le=2016-05-03|pages=5678–5698}}.</ref>.

Depuis {{date-|mars [[2004]]}}, dans le cadre du projet international Rapid Climate Change Program (RAPID), on mesure en continue (deux mesures par jour) l'AMOC à {{nobr|26,5° N}}, ce qui a amélioré l'évaluation de la variabilité de l'AMOC pour les échelles mensuelles à interannuelles. La série temporelle est cependant encore trop courte pour évaluer une variabilité décennale.

En [[2009]] un dispositif similaire à RAPID a été déployé dans  l'Atlantique Sud à {{nobr|34,5° S}} : SAMBA pour « {{langue|en|South-Atlantic MOC bassin-wide Array}} »<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Christopher S.|nom1=Meinen|prénom2=Sabrina|nom2=Speich|prénom3=Renellys C.|nom3=Perez|prénom4=Shenfu|nom4=Dong|titre=Temporal variability of the meridional overturning circulation at 34.5°S: Results from two pilot boundary arrays in the South Atlantic|périodique=Journal of Geophysical Research: Oceans|volume=118|date=2013-12-01|issn=2169-9291|doi=10.1002/2013JC009228|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2013JC009228/abstract|consulté le=2016-05-26|pages=6461–6478}}.</ref>.

Début [[2021]], ''[[Nature Geoscience]]'' publie une étude concluant au début de ralentissement (plus important que ceux qui se sont produits au moins dans les {{nombre|1000 ans}} précédents) et en {{date-|août 2021}}, le [[sixième rapport d'évaluation du GIEC]], en se basant sur les données et modélisations disponibles, estime que l'AMOC ralentira « très probablement » au {{s-|XXI}}, asséchant  ainsi l'Europe<ref name=reporterreFev2021/>{{,}}<ref name="AR6 WGI SPM">{{Ouvrage |titre=[[Sixième rapport d'évaluation du GIEC|Changement climatique 2021, les bases scientifiques physiques]] |sous-titre=Résumé à l'intention des décideurs |éditeur=[[GIEC]] |date=août 2021 |lire en ligne=https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WG1_SPM_French.pdf |format=pdf |isbn=978-92-9169-258-3|id=AR6 WGI SPM |pages totales=40|partie=C.3.4|passage=30}}.</ref>.

==== Variabilité ====
En [[2008]], un cycle saisonnier de {{nobr|6,7 [[Sverdrup (unité)|Sv]]}} d'amplitude est décrit à {{nobr|26,5° N}} sur ans ([[2004]]-[[2008]]), avec un maximum de transport en automne et un minimum au printemps<ref name="Seasonnal"/>. Mais ce cycle saisonnier n'est plus clairement identifiable sur les observations faites les huit années suivantes ([[2008]]-[[2016]])<ref name=":22">{{Article|langue=en|prénom1=M. A.|nom1=Srokosz|prénom2=H. L.|nom2=Bryden|titre=Observing the Atlantic Meridional Overturning Circulation yields a decade of inevitable surprises|périodique=Science|volume=348|date=2015-06-19|issn=0036-8075|issn2=1095-9203|pmid=26089521|doi=10.1126/science.1255575|lire en ligne=http://science.sciencemag.org/content/348/6241/1255575|consulté le=2016-04-15|pages=1255575}}.</ref>. À cette même latitude, la variabilité journalière est élevée, atteignant {{nobr|30 Sv}}<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Stuart A.|nom1=Cunningham|prénom2=Torsten|nom2=Kanzow|prénom3=Darren|nom3=Rayner|prénom4=Molly O.|nom4=Baringer|titre=Temporal Variability of the Atlantic Meridional Overturning Circulation at 26.5°N|périodique=Science|volume=317|date=2007-08-17|issn=0036-8075|issn2=1095-9203|pmid=17702940|doi=10.1126/science.1141304|lire en ligne=http://science.sciencemag.org/content/317/5840/935|consulté le=2016-05-12|pages=935–938}}.</ref>.

Il n'existe pas encore de série temporelle d'observation assez longue de l'AMOC pour décrire de manière fiable sa variabilité décennale à multidécennale, mais en [[2005]], des études montrent que l'[[oscillation atlantique multidécennale]] de la température de surface est liée à l'AMOC. Ceci suggère des cycles à ces échelles de temps<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Jeff R.|nom1=Knight|prénom2=Robert J.|nom2=Allan|prénom3=Chris K.|nom3=Folland|prénom4=Michael|nom4=Vellinga|titre=A signature of persistent natural thermohaline circulation cycles in observed climate|périodique=Geophysical Research Letters|volume=32|date=2005-10-01|issn=1944-8007|doi=10.1029/2005GL024233|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2005GL024233/abstract|consulté le=2016-05-13|pages=L20708}}.</ref>. Cette variabilité multidécennale était observée dans de nombreux modèles, mais au début des [[années 2000]] il n'y a pas d'accord entre scientifiques sur les processus qui la contrôlent.

De [[2010]] à [[2021]], un consensus se précise sur le fait qu'un ralentissement de l'AMOC est en cours, qu'il n'a jamais été aussi marqué depuis au moins {{nombre|1000}} ans, et que sa continuation aurait des conséquences météorologiques néfastes à l’échelle de la planète<ref name=ReporterreAout2021/>.
Les chercheurs ont contourné le manque de séries longues de mesure en utilisant des données indirectes, résumées par une étude<ref>{{Article |langue=en |prénom1=L. |nom1=Caesar |prénom2=G. D. |nom2=McCarthy |prénom3=D. J. R. |nom3=Thornalley |prénom4=N. |nom4=Cahill |titre=Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium |périodique=[[Nature Geoscience]] |volume=14 |numéro=3 |date=2021-03 |issn=1752-0894 |issn2=1752-0908 |doi=10.1038/s41561-021-00699-z |lire en ligne=http://www.nature.com/articles/s41561-021-00699-z |consulté le=2021-08-10 |pages=118–120}}</ref> publiée début 2021 dans ''[[Nature Geoscience]]''. Les auteurs s'y appuient d'une part sur les données de plus en plus précises acquises entre 1960 et 2015<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Lijing |nom1=Cheng |prénom2=Kevin E. |nom2=Trenberth |prénom3=John |nom3=Fasullo |prénom4=Tim |nom4=Boyer |titre=Improved estimates of ocean heat content from 1960 to 2015 |périodique=Science Advances |volume=3 |numéro=3 |date=2017-03 |issn=2375-2548 |pmid=28345033 |pmcid=PMC5345929 |doi=10.1126/sciadv.1601545 |lire en ligne=https://advances.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/sciadv.1601545 |consulté le=2021-08-10 |pages=e1601545}}</ref>, et d'autre part sur l’observation de plusieurs facteurs indirects maintenant solidement documentés<ref>{{Article |langue=en |prénom1=L. |nom1=Caesar |auteur2=[[Stefan Rahmstorf]] |prénom3=A. |nom3=Robinson |prénom4=G. |nom4=Feulner |titre=Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation |périodique=Nature |volume=556 |numéro=7700 |date=2018-04 |issn=0028-0836 |issn2=1476-4687 |doi=10.1038/s41586-018-0006-5 |lire en ligne=http://www.nature.com/articles/s41586-018-0006-5 |consulté le=2021-08-10 |pages=191–196}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=David J. R. |nom1=Thornalley |prénom2=Delia W. |nom2=Oppo |prénom3=Pablo |nom3=Ortega |prénom4=Jon I. |nom4=Robson |titre=Anomalously weak Labrador Sea convection and Atlantic overturning during the past 150 years |périodique=Nature |volume=556 |numéro=7700 |date=2018-04 |issn=0028-0836 |issn2=1476-4687 |doi=10.1038/s41586-018-0007-4 |lire en ligne=http://www.nature.com/articles/s41586-018-0007-4 |consulté le=2021-08-10 |pages=227–230}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=D. A. |nom1=Smeed |prénom2=S. A. |nom2=Josey |prénom3=C. |nom3=Beaulieu |prénom4=W. E. |nom4=Johns |titre=The North Atlantic Ocean Is in a State of Reduced Overturning |périodique=Geophysical Research Letters |volume=45 |numéro=3 |date=2018-02-16 |issn=0094-8276 |issn2=1944-8007 |doi=10.1002/2017GL076350 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL076350 |consulté le=2021-08-10 |pages=1527–1533}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |auteur1=[[Stefan Rahmstorf]] |prénom2=Jason E. |nom2=Box |prénom3=Georg |nom3=Feulner |prénom4=Michael E. |nom4=Mann |titre=Exceptional twentieth-century slowdown in Atlantic Ocean overturning circulation |périodique=Nature Climate Change |volume=5 |numéro=5 |date=2015-05 |issn=1758-678X |issn2=1758-6798 |doi=10.1038/nclimate2554 |lire en ligne=http://www.nature.com/articles/nclimate2554 |consulté le=2021-08-10 |pages=475–480}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=O. A. |nom1=Sherwood |prénom2=M. F. |nom2=Lehmann |prénom3=C. J. |nom3=Schubert |prénom4=D. B. |nom4=Scott |titre=Nutrient regime shift in the western North Atlantic indicated by compound-specific 15N of deep-sea gorgonian corals |périodique=Proceedings of the National Academy of Sciences |volume=108 |numéro=3 |date=2011-01-18 |issn=0027-8424 |issn2=1091-6490 |pmid=21199952 |pmcid=PMC3024653 |doi=10.1073/pnas.1004904108 |lire en ligne=http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1004904108 |consulté le=2021-08-10 |pages=1011–1015}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Benoit |nom1=Thibodeau |prénom2=Christelle |nom2=Not |prénom3=Jiang |nom3=Zhu |prénom4=Andreas |nom4=Schmittner |titre=Last Century Warming Over the Canadian Atlantic Shelves Linked to Weak Atlantic Meridional Overturning Circulation |périodique=Geophysical Research Letters |volume=45 |numéro=22 |date=2018-11-28 |issn=0094-8276 |issn2=1944-8007 |doi=10.1029/2018GL080083 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018GL080083 |consulté le=2021-08-10 |pages=12,376–12,385}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Peter T. |nom1=Spooner |prénom2=David J. R. |nom2=Thornalley |prénom3=Delia W. |nom3=Oppo |prénom4=Alan D. |nom4=Fox |titre=Exceptional 20th Century Ocean Circulation in the Northeast Atlantic |périodique=Geophysical Research Letters |volume=47 |numéro=10 |date=2020-05-28 |issn=0094-8276 |issn2=1944-8007 |doi=10.1029/2020GL087577 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL087577 |consulté le=2021-08-10}}</ref>{{,}}<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Rong |nom1=Zhang |prénom2=Rowan |nom2=Sutton |prénom3=Gokhan |nom3=Danabasoglu |prénom4=Young‐Oh |nom4=Kwon |titre=A Review of the Role of the Atlantic Meridional Overturning Circulation in Atlantic Multidecadal Variability and Associated Climate Impacts |périodique=Reviews of Geophysics |volume=57 |numéro=2 |date=2019-06 |issn=8755-1209 |issn2=1944-9208 |doi=10.1029/2019RG000644 |lire en ligne=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019RG000644 |consulté le=2021-08-10 |pages=316–375}}</ref> montrant que {{Citation|la circulation thermohaline atlantique [Amoc] a été très stable depuis environ un millénaire mais qu'au cours du dernier siècle, il s’est produit une réduction marquée de ces courants atlantiques}}<ref name=ReporterreAout2021/>.
Ce consensus est repris par le [[Sixième rapport d'évaluation du GIEC|sixième rapport du GIEC]] qui estime que l'AMOC ralentira « très probablement » encore au {{s-|XXI}}, en asséchant l'Europe (''[[Nature Geoscience]]'' a publié début 2021 une étude montrant un début de ralentissement, plus important que ceux qui se sont produits au moins dans les {{nombre|1000}} ans précédents)<ref name=ReporterreAout2021>{{Lien web |langue=fr |auteur1=Justin Carrette |auteur2=Hervé Kempf |titre=Les scientifiques du GIEC : « Le changement climatique s’accélère et s’intensifie » |url=https://reporterre.net/Les-scientifiques-du-GIEC-Le-changement-climatique-s-accelere-et-s-intensifie |date=9 août 2021 |site=[[Reporterre]] |consulté le=10 août 2021}}.</ref>.

En 2024, 44 scientifiques alertent sur un risque d'effondrement de l'AMOC<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Valisoa |nom=Rasolofo |titre=Les climatologues tirent la sonnette d’alarme concernant l’effondrement imminent du courant océanique atlantique |url=https://trustmyscience.com/climatologues-tirent-sonnette-alarme-effondrement-imminent-courant-oceanique-atlantique/ |site=Trust My Science |date=2024-10-23 |consulté le=2025-03-02}}</ref>{{,}}<ref>[https://en.vedur.is/media/ads_in_header/AMOC-letter_Final.pdf Open Letter by Climate Scientists to the Nordic Council of Ministers]. Reykjavik, October 2024</ref> aux conséquences climatiques très lourdes<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=L'effondrement de l'Amoc, une menace incertaine mais dévastatrice {{!}} TV5MONDE - Informations |url=https://information.tv5monde.com/science/leffondrement-de-lamoc-une-menace-incertaine-mais-devastatrice-2764303 |site=information.tv5monde.com |date=2025-02-26 |consulté le=2025-03-02}}</ref>.

== Conséquences du ralentissement ==
Selon Didier Swingedouw ([[CNRS]], [[université de Bordeaux]]) interrogé en février 2021 : « dans la région du [[Sahel]], une diminution de l’Amoc entraînerait une baisse importante des précipitations, avec des répercussions humaines importantes dans cette région très peuplée »<ref name=reporterreFev2021/>. Selon Jean-Baptiste Sallée (chercheur, laboratoire LOCEAN ; [[université Paris-Sorbonne]]) « en Europe du Nord, une diminution de l’Amoc a comme conséquence une augmentation de la fréquence des tempêtes et une augmentation du niveau des mers en Amérique du Nord et en Europe. Elle produira aussi une baisse importante de la production biologique marine ». Pour Didier Swingedouw (CNRS, université de Bordeaux) « il est aussi possible qu’en Europe, le contraste entre les saisons soit plus marqué, avec des hivers plus rigoureux et des étés très chauds »<ref name=reporterreFev2021/>. Pour Didier Swingedouw, la question n'est plus de savoir si le ralentissement est certain, il est « très probable. La question est plutôt de quantifier l’amplitude de cette baisse et son horizon temporel. »<ref name=reporterreFev2021>{{Lien web |langue=fr |auteur=Fabien Houy-Delalande |titre=Climat : le grand courant marin de l’Atlantique se ralentit |url=https://reporterre.net/Climat-le-grand-courant-marin-de-l-Atlantique-se-ralentit |date=2 mars 2021 |site=[[Reporterre]] |consulté le=10 août 2021}}.</ref>.

Le ralentissement de l'AMOC pourrait entraîner la libération d'[[Hydrate de méthane|hydrates de méthane]] dans certaines eaux peu profondes de l'Atlantique. Les eaux profondes ne seraient plus refroidies par les eaux arctiques, et en se réchauffant libéreraient le méthane<ref>{{Lien web |langue=en-US |prénom=Katelyn |nom=Weisbrod |titre=It’s Happened Before: Paleoclimate Study Shows Warming Oceans Could Lead to a Spike in Seabed Methane Emissions |url=https://insideclimatenews.org/news/22082022/its-happened-before-paleoclimate-study-shows-warming-oceans-could-lead-to-a-spike-in-seabed-methane-emissions/ |site=Inside Climate News |date=2022-08-22 |consulté le=2022-08-29}}</ref>.

== Moteurs de la circulation thermohaline ==
=== Convection profonde ===
L’eau de mer est d’autant plus dense que sa température est basse et sa salinité élevée. La colonne d’eau océanique est généralement stratifiée de manière stable, avec les eaux les plus denses ({{c.-à-d.}} plus lourdes) au fond, et les eaux moins denses ({{c.-à-d.}} plus légères) en surface. À la surface, les échanges de chaleur et d’eau douce avec l’atmosphère modifient la densité de l’eau. Dans certains cas, ces modifications peuvent créer une instabilité avec des eaux en surface plus denses que les eaux sous-jacentes. Il se créé alors une [[cellule de convection]] locale, générant un mélange vertical des eaux. Ce mélange homogénéise les propriétés de l’eau sur la colonne ({{c.-à-d.}} température, salinité, etc.), et engendre un flux de masse vers le fond<ref name="Overturning">{{Article|prénom1=M. Susan|nom1=Lozier|titre=Overturning in the North Atlantic|périodique=Annual Review of Marine Science|volume=4|date=2012-01-01|pmid=22457977|doi=10.1146/annurev-marine-120710-100740|lire en ligne=https://dx.doi.org/10.1146/annurev-marine-120710-100740|consulté le=2016-07-14|pages=291–315}}.</ref>.

Ce processus, responsable de la formation d’eau dense dans l’Atlantique Nord, a longtemps été considéré comme le moteur principal de la circulation thermohaline ou de l’AMOC. Une production importante d’eau dense augmenterait l’intensité du transport de ces eaux vers le sud en profondeur. Cette anomalie de transport de masse vers le sud est compensée par une augmentation du transport vers le nord en surface, ce qui revient à une augmentation de l’intensité de l’AMOC<ref name="Overturning" />. C’est ce paradigme qui a valu à l’AMOC le nom de circulation thermohaline. Cependant, l’amélioration des observations et de l’échantillonnage, ainsi que l’amélioration des modèles, ont progressivement mis en évidence que la variabilité de la formation d’eau dense n’est pas directement reliée à la variabilité de l’AMOC<ref name=":22" />. Le vent et les tourbillons jouent également un rôle important.

== Rôle ==
La circulation océanique contribue de manière substantielle à la redistribution de chaleur sur le globe terrestre<ref>{{Article|prénom1=Kevin E.|prénom2=Julie M.|nom1=Trenberth|nom2=Caron|titre=Estimates of Meridional Atmosphere and Ocean Heat Transports|périodique=Journal of Climate|volume=14|date=2001-08-01|issn=0894-8755|doi=10.1175/1520-0442(2001)0142.0.CO;2|lire en ligne=http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/1520-0442%282001%29014%3C3433%3AEOMAAO%3E2.0.CO%3B2|consulté le=2016-05-17|pages=3433–3443}}.</ref>.

La MOC est responsable d'une large part du transport méridien de chaleur. Ce transport méridien diffère d'un bassin à l'autre. Dans l'océan Atlantique, l'AMOC transporte de la chaleur vers le nord à toutes les latitudes, y compris au sud de l'équateur, engendrant un transport net de chaleur de l'hémisphère Sud vers [[Hémisphère nord|hémisphère Nord]]. Ce transport de chaleur vers le nord dans l'océan Atlantique est de 0.5PW au niveau de l'équateur<ref name="What is" />, et atteint son maximum à 24-26°N avec un transport de 1.3PW (1PW = 10{{exp|15}} [[watt]]s), ce qui représente 25 % du transport total (transport océanique et atmosphérique) de chaleur vers le nord à ces latitudes<ref name="Ocean" />. Cette particularité de l'océan Atlantique est attribuée à la cellule supérieure de l'AMOC incluant la formation d'eau dense au nord. Dans l'océan Pacifique, la MOC est principalement liée à la circulation des [[Gyre océanique|gyres]] subtropicaux, sans formation d'eau dense au Nord. Le transport de chaleur y est dirigé vers les pôles de part et d'autre de l'équateur, ce qui revient à un transfert de chaleur de l'équateur vers les pôles.

Ce rôle important de la MOC dans le transport méridien de chaleur suggère que des variations d'intensité de la MOC peuvent engendrer des variations du contenu de chaleur océanique et en particulier de la température de surface<ref name="Observations" />. Dans l'[[Océan Atlantique#Océan Atlantique nord|Atlantique Nord]], la variabilité décennale à multi-décennale de la température de surface, appelée [[oscillation atlantique multidécennale]] pourrait être reliée à la variabilité de l'AMOC selon les modèles. Ce lien ne peut pas encore être observé, faute d'observation de l'AMOC suffisamment longue dans le temps. L'oscillation atlantique multidécennale exerce une forte influence sur le climat des régions environnantes, notamment sur les pluies au Sahel<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Rong|prénom2=Thomas L.|nom1=Zhang|lien auteur1=Rong Zhang|nom2=Delworth|titre=Impact of Atlantic multidecadal oscillations on India/Sahel rainfall and Atlantic hurricanes|périodique=Geophysical Research Letters|volume=33|date=2006-09-01|issn=1944-8007|doi=10.1029/2006GL026267|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2006GL026267/abstract|consulté le=2016-04-12|pages=L17712}}.</ref>, les sécheresses sur l'Amérique du Nord<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Gregory J.|prénom2=Michael A.|prénom3=Julio L.|nom1=McCabe|nom2=Palecki|nom3=Betancourt|titre=Pacific and Atlantic Ocean influences on multidecadal drought frequency in the United States|périodique=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=101|date=2004-03-23|issn=0027-8424|issn2=1091-6490|pmid=15016919|pmcid=384707|doi=10.1073/pnas.0306738101|lire en ligne=http://www.pnas.org/content/101/12/4136|consulté le=2016-04-12|pages=4136–4141}}.</ref> et l'activité des cyclones tropicaux<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Stanley B.|prénom2=Christopher W.|prénom3=Alberto M.|prénom4=William M.|nom1=Goldenberg|nom2=Landsea|nom3=Mestas-Nuñez|nom4=Gray|titre=The Recent Increase in Atlantic Hurricane Activity: Causes and Implications|périodique=Science|volume=293|date=2001-07-20|issn=0036-8075|issn2=1095-9203|pmid=11463911|doi=10.1126/science.1060040|lire en ligne=http://science.sciencemag.org/content/293/5529/474|consulté le=2016-04-12|pages=474–479}}.</ref>. L’hypothèse selon laquelle elle serait en partie contrôlée par la circulation à grande échelle est une des raisons pour lesquelles l’AMOC est considérée comme une possible source de prévisibilité pour le climat à l’échelle interannuelle à décennale dans la région Nord-Atlantique<ref name="Observations" />.

La convection océanique joue aussi un rôle important dans le [[cycle du carbone]]. En effet, en plongeant, les eaux marines entraînent une grande quantité de [[dioxyde de carbone]] ({{CO2}}) qui a été capturé de l'atmosphère et qui y est dissous. Ce dioxyde de carbone est restitué en partie à l'atmosphère lorsque les eaux profondes refont surface<ref name="Labadie">{{Lien web|langue=fr
|url=http://pagesperso-orange.fr/maurice.labadie/filtemps/mails/23geolog.htm
|éditeur=Éditions Atlas
|date=1999
|auteur=Maurice labadie
|titre=Courants de convection
|consulté le=2008-03-22}}.</ref>.

== Le modèle à boites de Stommel ==
[[Fichier:Stommel box model.png|vignette|alt=alternative à l'image|Représentation schématique du modèle de Stommel. La circulation représentée sur ce schéma (flèches bleues) est la circulation haline, mais une circulation thermique, de sens opposé, est également possible.]]
{{Article détaillé|Arrêt de la circulation thermohaline}}

Le concept de circulation thermohaline a été étudié par [[Henry Stommel]] en 1961<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Henry|nom1=Stommel|titre=Thermohaline Convection with Two Stable Regimes of Flow|périodique=Tellus A|volume=13|date=2011-09-16|issn=1600-0870|doi=10.3402/tellusa.v13i2.9491|lire en ligne=http://www.tellusa.net/index.php/tellusa/article/view/9491|consulté le=2016-02-29}}.</ref> sur un système à deux boites. Dans ce modèle simple, les deux boites représentent respectivement les eaux de surface des régions équatoriale (eau chaude et salée) et polaire (eau plus froide et moins salée). Le forçage atmosphérique est modélisé, pour chacune des boites, par un réservoir de température et de salinité constante. Les boites sont reliées en profondeur par un capillaire représentant la circulation profonde, et par un trop plein permettant le retour des eaux en surface. Chacune des boites est équipée d'un mélangeur permettant de considérer les propriétés T, S comme homogènes.

Dans ce modèle simple, les forçages thermique et halin s'opposent. En effet, dans le capillaire, le gradient de température seul engendrerait un mouvement allant des pôles vers l'équateur avec un retour en surface de l'équateur vers les pôles. Au contraire, le gradient de salinité seul engendrerait un mouvement allant de l'équateur vers les pôles dans le capillaire, avec un retour en surface des pôles vers l'équateur. Dans son article, Stommel montre que, pour un même forçage (valeurs T, S dans les réservoirs), il peut exister deux équilibres stables correspondant respectivement à une circulation haline et thermique. Dans la gamme de forçage pour laquelle deux états d'équilibre E{{ind|1}} et E{{ind|2}} coexistent, l'état du système sera déterminé par son histoire, on parle de phénomène d’[[hystérésis]].

De nombreux processus, comme la circulation zonale, ou le couplage avec l'atmosphère ne sont pas pris en compte dans ce modèle simple. L'existence de cette hystérésis a été retrouvée dans des modèles de climat de complexité intermédiaire<ref>{{Article|langue=en|auteur1=[[Stefan Rahmstorf]]|titre=Bifurcations of the Atlantic thermohaline circulation in response to changes in the hydrological cycle|périodique=Nature|volume=378|date=1995-11-09|doi=10.1038/378145a0|lire en ligne=http://www.nature.com/nature/journal/v378/n6553/abs/378145a0.html|consulté le=2016-03-01|pages=145–149}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=en|auteur2=[[Michel Crucifix]] |prénom3=Andrey|prénom4=Hugues|auteur1=[[Stefan Rahmstorf]]|nom3=Ganopolski|nom4=Goosse|titre=Thermohaline circulation hysteresis: A model intercomparison|périodique=Geophysical Research Letters|volume=32|date=2005-12-01|issn=1944-8007|doi=10.1029/2005GL023655|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2005GL023655/abstract|consulté le=2016-03-01|pages=L23605}}.</ref> et dans un modèle de climat basse résolution<ref>{{Article|langue=en|prénom1=E.|prénom2=R. S.|prénom3=L. C.|prénom4=J. M.|nom1=Hawkins|nom2=Smith|nom3=Allison|nom4=Gregory|titre=Bistability of the Atlantic overturning circulation in a global climate model and links to ocean freshwater transport|périodique=Geophysical Research Letters|volume=38|date=2011-05-01|issn=1944-8007|doi=10.1029/2011GL047208|lire en ligne=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2011GL047208/abstract|consulté le=2016-03-02|pages=L10605}}.</ref>. En revanche, les modèles de climat plus sophistiqués sont plus stables et ne font pas apparaître d'hystérésis<ref>{{Article|langue=anglais|auteur1=M. Vellinga|titre=Processes Governing the Recovery of a Perturbed Thermohaline Circulation in HadCM3|périodique=Journal of Climate|numéro=15|année=2002|lire en ligne=|pages=}}.</ref>. La question de l'existence d'un cycle d’hystérésis de la circulation méridienne de retournement reste encore posée aujourd'hui.

== Notes et références ==
{{Références|taille=30}}

== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Circulation atmosphérique]]
* [[Gulf Stream]]
* [[Climatologie]]
* [[Convection]]
* [[Liste de modèles de circulation océanique]]

=== Liens externes ===
* [http://www.ifremer.fr/lpo/cours/dynamique/index.htm La circulation océanique] par l'[[Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer|Ifremer]]
* [http://master-oacos.lmd.jussieu.fr/fr/m2/notes-de-cours/Circulation_Ocean_Chap7.pdf Cours sur la circulation thermohaline] du master OACOS de l'Université Paris 6, par Claude Frankignoul.
* [http://dods.ipsl.jussieu.fr/dssce/public_html/Papier/these.pdf Thèse de doctorat soutenue à Paris VI] sur le fonctionnement et le devenir de la circulation thermohaline
* [http://www.eu-thor.eu http://www.eu-thor.eu] THOR « Thermohaline overturning - en danger? » est un projet financé par le FP7 de la Commission Européenne sur la possible mise en danger de la circulation thermohaline. Dans le cadre du projet, un court-métrage a été produit sur les résultats de 4 ans de recherches [https://www.youtube.com/watch?v=ovIvtKSQy9Y Titre: "Is the thermohaline circulation really at risk?"]

=== Vidéographie ===
* {{Lien web |langue=en|nom=Earth System Analysis (Potsdam Institute) |titre=Is the AMOC Shutting Down? (L'AMOC est il en train de s'effondrer ?) ; Conférence de Stefan Rahmstorf, Pr. de physique des Océans, à l'Arctic Circle Assembly, à  Reykjavik le 19 Octobre 2024 |url=https://www.youtube.com/watch?v=mm_YZ2juQL4|description= 15 min |date=2024-10-25 |consulté le=2024-12-04}}

{{Portail|Sciences de la Terre et de l'Univers|maritime|climat|réchauffement climatique}}

[[Catégorie:Océanographie]]
[[Catégorie:Océanographie physique]]
[[Catégorie:Climatologie]]