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    TEMPERATURE ET DENSITE

     
    La température des océans varie de -1,9°C à 30°C
    • -1,9°C est la température de congélation de l'eau de mer à S=35. 
    • 30°C est obtenue en certain point de la surface des océans par rayonnement solaire et sous l'action de l'atmosphère. 
    • A 4000 m de profondeur elle varie entre 0 et 2,5°C. 
    • En Méditerranée (à 2000 m) elle varie de 13 à 13,5°C.
    Température et salinité sont des paramètres très importants : ils permettent d'identifier une masse d'eau particulière et avec la pression ils permettent de déterminer sa masse volumique ou sa densité.

    La densité est le paramètre fondamental pour l'étude dynamique des océans. De faibles variations horizontales de densité (causées par exemple par des différences de rayonnement solaire) peuvent produire des courants importants. 
    En toute rigueur densité=(masse 1m3 d'eau de mer)/(masse 1m3 d'eau distillée à 4°C) (pas d'unité) 
    En océanographie, on lui donne une autre définition : pour des raisons pratiques on nomme densité la masse volumique (en kg/m3) - 1000.
    L'équation d'état de l'eau de mer


    La formule et quelques programmes sont ici :
    IES80
     

    figure 3.6 : l'équation d'état de l'eau de mer

    		 La masse volumiquerhode l'eau de mer dépend de la salinité S, de la température T et de la pression p. La relation  est l'équation d'état de l'eau de mer. Cette relation empirique est le résultat de nombreuses études en laboratoire. La première équation établie en 1902 par Knundsen et Ekman est aujourd'hui remplacée par "l'Equation d'Etat Internationale (1980)" (figure 3.6). 

    Application : amusez vous avec l'équation d'état de l'eau de mer (IES 80).

    Salinité Temp. °C Pres. bar Masse vol.
    kg/m3

    On va voir maintenant d'autres notations couramment utilisées en océanographie. Tout d'abord, signalons que la masse volumique de l'eau de mer varie dans tout l'océan entre 1020 kg/m3 et 1070 kg/m3. Par commodité, on choisit comme notation  kg/m3 (et on l'appelle densité). 

    Exemple : .

    Ensuite, la comparaison des densités de deux masses d'eau n'a de sens que si on considère ces deux masses d'eau à la même profondeur (et donc à la même pression). On utilise donc fréquemment la densité à la pression atmosphérique : . Cela ne signifie pas que les effets de la pression sur la densité soient négligeables. 

    Exemple : Prenons de l'eau de mer dont les caractéristiques sont S=35, T=0°C. A la surface on a , à 4000 m .
     
    Température et densité potentielles

    figure 3.7 : comparaison des températures in situ et potentielles dans la fosse de mindanao

    		 La densité varie avec la pression. La température aussi. On a en effet une variation adiabatique de la température avec la pression.

    Considérons une masse d'eau à S=35, T=5°C à la surface. On la descend à 4000 m en supposant quelle n'échange pas de chaleur avec les masses d'eau avoisinantes (adiabatique). Cette masse d'eau subit le travail de la pression (compression adiabatique). Ce travail est transformé en chaleur cédée à la masse d'eau. A l'arrivée la température de cette masse d'eau est de 5,45°C. Inversement, la dilatation s'accompagne d'un refroidissement. Une masse d'eau à 5°C à 4000 m aura une température de 4,56°C à la surface.Ce phénomène est à prendre en compte lorsque des quantités d'eau subissent des variations de profondeur importantes. Pour cela on définit la température potentielle .

    Pour le dernier exemple, la température de 5°C à 4000m est la température in situ (mesurée au thermomètre à 4000m), et la température de 4,56°C est la température potentielle (mesurée lorsqu'on ramène un échantillon à la surface). 

    On définit alors la densité potentiellequi est la densité d'un échantillon à la température potentielle. La figure 3.7 illustre l'intérêt de la densité potentielle pour étudier la stabilité des masses d'eau : si on analyse le profil de densité  dans la fosse de Mindanao, on constate que les eaux inférieures sont moins denses que les eaux médianes. On peut donc penser qu'il y aura un mouvement vertical de convection. Mais en remontant une masse d'eau se refroidit et sa densité augmente. Dans le cas présent, elle augmente suffisamment pour interdire tout déplacement, comme le montre le profil de densité potentielle.
     
    Récapitulatif
    		 Pour comparer deux masses d'eau à différentes profondeurs, on ne tient pas compte des effets de la pression sur la densité. Lorsque les profondeurs sont relativement faibles on utilise la densité . Si les effets de la pression sur la température sont à prendre en compte (grandes profondeurs) on utilise la densité potentiellecalculée à partir de la température potentielle. 

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