Des chercheurs chinois ont découvert comment l’énergie générée par les vents de surface peut parcourir des milliers de pieds dans les profondeurs de l’océan, identifiant des voies d’énergie sous-marines qu’ils appellent « cheminées inertielles ». Les résultats pourraient améliorer la compréhension des conditions en haute mer et soutenir les systèmes de détection et de communication sous-marins.
L’étude, menée par des scientifiques de l’Institut d’océanologie de l’Académie chinoise des sciences, a analysé deux années de mesures provenant d’un réseau de capteurs sous-marins au large de la côte est du Japon. Les chercheurs ont découvert que les courants océaniques en rotation peuvent aider à canaliser l’énergie éolienne vers les fonds marins, remettant ainsi en question l’idée selon laquelle les eaux profondes restent largement isolées de l’activité de surface.
« Le résultat montre que les profondeurs marines ne sont pas une masse d’eau stagnante », ont déclaré les scientifiques. « Ce travail relie le champ de vent à la surface de la mer, la couche supérieure de l’océan et les fonds marins profonds dans une voie énergétique continue. »
Suivre l’énergie sous la surface de l’océan
La recherche a examiné les données de 46 stations de surveillance des fonds marins réparties sur une zone mesurant environ 373 milles sur 373 milles dans la région d’extension de Kuroshio.
Les stations utilisaient des échosondeurs inversés équipés de capteurs de pression et de courant au plus près du fond. Ces instruments ont enregistré le temps nécessaire aux signaux acoustiques pour voyager entre le fond marin et la surface de l’océan et revenir. Ils ont également mesuré la pression au fond et les courants à proximité du fond marin.
Le réseau de surveillance a été initialement déployé entre 2004 et 2006 dans le cadre de l’étude du système d’extension de Kuroshio, financée par la National Science Foundation des États-Unis. Des chercheurs de l’Université de Rhode Island, de la Woods Hole Oceanographic Institution et de l’Université d’Hawaï exploitaient le réseau.
Comment les courants tournants créent des cheminées inertielles
Les scientifiques se sont concentrés sur les ondes internes quasi inertielles, des oscillations sous-marines générées lorsque les vents de surface mettent en mouvement les eaux supérieures des océans. La rotation de la Terre influence ces ondes, leur permettant de transporter de l’énergie à travers les différentes couches d’eau de l’océan.
Normalement, les eaux supérieures chaudes de l’océan et les eaux profondes plus froides limitent les échanges verticaux. Cependant, ces ondes peuvent transporter de l’énergie au-delà de la frontière.
Les chercheurs ont découvert que les tourbillons anticycloniques, qui tournent dans le sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère nord, peuvent renforcer ce transfert d’énergie vers le bas. Leur rotation réduit l’influence de la rotation de la Terre sur les vagues, attirant l’énergie vers l’intérieur et la dirigeant vers des eaux plus profondes.
Les chemins concentrés formés au cours de ce processus ont été appelés « cheminées inertielles ».
Mesurer l’énergie atteignant les fonds marins
L’analyse a révélé que 68 pour cent de l’énergie quasi inertielle des vagues près du fond marin provient des vagues descendant depuis la couche supérieure de l’océan. Les 32 pour cent restants proviennent des courants locaux proches du fond océanique.
« La répartition entre l’énergie transmise et l’énergie générée localement fournit des contraintes précieuses pour paramétrer les processus de mélange dans les modèles numériques océaniques et pour évaluer la fermeture du budget énergétique océanique mondial dans les simulations climatiques », ont écrit les scientifiques dans leur article.
Implications pour la communication sous-marine
Les résultats pourraient également contribuer à améliorer la prévision acoustique sous-marine. Les chercheurs ont expliqué que les tempêtes à la surface peuvent influencer les conditions à des milliers de pieds en dessous, modifiant continuellement la température et la salinité des profondeurs océaniques.
« Ces variations sont difficiles à capturer par des observations sporadiques à partir de navires, ce qui souligne la nécessité d’observations in situ à long terme, continues et approfondies », ont-ils déclaré.
Les changements de température et de salinité affectent directement la façon dont le son se propage sous l’eau, y compris ses chemins de propagation et sa perte de transmission.
« L’intégration de ces données avec des modèles de propagation acoustique peut prendre en charge les évaluations de la structure des canaux sonores et des conditions de propagation, ainsi que la prévision de l’environnement acoustique sous-marin, contribuant ainsi à fournir un support environnemental pour la détection et la communication sous-marines. »
L’étude a été publiée dans la revue à comité de lecture Recherche en haute mer, partie I : documents de recherche océanographique.
