L’eau des océans a-t-elle la même densité à n’importe quelle profondeur ? | Les scientifiques réagissent | Science

La densité est une propriété physique de la matière qui indique la quantité de masse contenue dans un volume donné. La réponse à votre question est non, la densité de l’eau des océans varie avec la profondeur et cela est dû à trois facteurs principaux : la température, la salinité et la pression.

En ce qui concerne la température, les eaux froides sont plus denses que les eaux chaudes car les molécules sont plus comprimées à basse température. Il est également important de savoir que dans une colonne d’eau, la température diminue avec la profondeur car la lumière du soleil qui réchauffe la surface ne pénètre pas au-delà des deux cents premiers mètres environ. Cela varie dans chaque zone de l’océan, mais la limite atteinte par la lumière du soleil se situe autour de cette profondeur. Comme la lumière du soleil n’atteint pas les eaux plus profondes, celles-ci sont beaucoup plus froides et leur densité augmente également.

Quant à la salinité, il s’agit de la quantité de sels dissous dans l’eau des océans et cette quantité peut varier en fonction de facteurs tels que l’évaporation, les précipitations ou l’apport d’eau douce des rivières. La salinité est le paramètre le plus complexe des trois variables qui affectent la densité de l’eau. En effet, la salinité des océans est influencée par un grand nombre de processus : physiques, biologiques, géographiques, etc. Cependant, la température et la pression présentent des tendances beaucoup plus cohérentes et prévisibles. En général, à la surface de la mer, la salinité est plus faible dans les zones proches des embouchures des rivières et plus élevée dans les régions où l’évaporation est élevée. Si l’on avance plus en profondeur, la salinité a tendance à se stabiliser, même si elle peut légèrement augmenter en raison du mélange d’eaux très anciennes et denses.

Les sels dissous augmentent la masse d’eau sans beaucoup modifier son volume, donc plus la salinité est élevée, plus la densité est élevée. Par exemple, dans l’eau des pôles, dans l’Arctique et en Antarctique, l’eau est plus dense car le sel se condense dans la zone environnante.

Et enfin, la pression augmente linéairement avec la profondeur car le poids de l’eau au-dessus exerce une force sur les couches situées en dessous. Environ tous les dix mètres de profondeur, la pression augmente d’une atmosphère. À des milliers de mètres de profondeur, la pression peut atteindre des centaines d’atmosphères, ce qui influence les propriétés physiques et chimiques de l’eau. À mesure que la pression augmente avec la profondeur, les molécules d’eau sont comprimées, augmentant ainsi la densité. La densité de l’eau augmente donc avec la pression.

Si nous pensons à la relation combinée, en surface, la densité est plus faible à cause de tout ce que nous avons dit et dans les profondeurs, la pression et la salinité plus élevées et la température plus basse rendent la densité plus élevée. Pour que vous le compreniez, vous pouvez imaginer que la densité de l’eau des océans varie selon les couches.

Comme vous pouvez l’imaginer, cela a des effets car la variabilité de ces facteurs définit des propriétés fondamentales dans les processus océaniques tels que les courants marins, la circulation thermohaline qui régule le climat global et aussi dans la dynamique des écosystèmes marins.

Pour comprendre son importance, il faut savoir que la température sur Terre est étroitement liée aux mouvements de l’eau dans l’océan, qui dépendent de la combinaison de température et de salinité de l’eau océanique dans chaque zone géographique et à chaque profondeur. Ces variables déterminent la densité de l’eau et génèrent des courants qui font que dans certaines zones nous avons des eaux de surface chaudes et dans d’autres nous avons des eaux profondes très froides. Cela explique par exemple pourquoi Madrid et Boston, qui se trouvent à la même latitude, ont des climats si différents, beaucoup plus chauds à Madrid. Alors que le Gulf Stream transporte des eaux chaudes vers l’Europe occidentale, atténuant ainsi son climat, la côte Est des États-Unis est plus exposée aux courants froids et aux masses d’air arctiques.

Elena Ceballos Romero Elle est titulaire d’un doctorat en physique nucléaire appliquée à l’océanographie. Chercheur Marie Curie au Département de Physique Appliquée II de l’École Technique Supérieure d’Ingénierie du Bâtiment de l’Université de Séville.

Question soumise parRuth Lazkoz.

Coordination et rédaction : Victoria Toro

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