Les vagues cachées donnent un coup de poing sérieux

Les vagues internes, dont les crêtes imposantes mais lentes peuvent atteindre des centaines de pieds de hauteur, sont entièrement cachées dans l'océan, invisibles à la surface. Pourtant, ils peuvent avoir des effets profonds sur le climat de la Terre et sur les écosystèmes océaniques.

L'image satellite montre des zones rugueuses et lisses créées à la surface de la mer par les vagues internes du détroit de Luzon.

Aujourd'hui, une équipe comprenant Thomas Peacock, professeur agrégé de génie mécanique au MIT, a réalisé les plus grandes expériences de laboratoire jamais utilisées pour étudier les ondes internes. Les résultats résolvent un mystère de longue date sur la manière exacte dont les plus grandes vagues internes connues, celles de la mer de Chine méridionale, sont produites.

Vues en coupe transversale, ces ondes ressemblent à des ondes de surface. Ils se forment dans l'eau qui est stratifiée en couches de densité différente en raison des changements de température ou de salinité. Mais ces couches, et les énormes vagues qu'elles contiennent, sont invisibles à l'œil nu.

Une couche limite de moins de 100 mètres d'épaisseur sépare l'eau plus froide et plus salée au fond de l'océan de la couche supérieure plus chaude et moins salée qui s'étend de 100 à 200 mètres de la surface. Lorsqu'une partie de la couche inférieure est poussée vers le haut par les marées ou les courants interagissant avec la topographie du fond marin, la couche limite plate forme une forme de vague dont l'impact sur la propagation des vagues de surface de l'océan peut être détecté de manière instrumentale dans l'imagerie satellite. Et cette vague peut atteindre des hauteurs vertigineuses, parcourir de vastes distances et jouer un rôle clé dans le mélange des eaux océaniques, aidant à faire descendre les eaux de surface qui ont été réchauffées par l'air, attirant ainsi la chaleur de l'atmosphère vers le fond marin.

Parce que ces ondes internes sont si difficiles à détecter directement dans l'océan, Peacock et une équipe de chercheurs français ont utilisé des expériences de laboratoire pour étudier les vagues qui les intéressaient : celles qui se forment dans le détroit de Luzon, entre Taïwan et les Philippines. Ce sont les ondes internes les plus puissantes découvertes jusqu'à présent dans l'océan, dit Peacock. Ce sont des vagues à l'échelle d'un gratte-ciel. En effet, ils peuvent atteindre des hauteurs de 170 mètres (plus de 550 pieds) mais se déplacent à une allure tranquille de quelques centimètres par seconde. Ce sont les géants de l'océan, dit-il.

Les expériences à grande échelle de l'équipe ont utilisé un modèle topographique détaillé du sol du détroit de Luzon monté dans un réservoir rotatif de 50 pieds de diamètre à Grenoble, en France, la plus grande installation de ce type au monde. Les tests ont montré que le détroit et un système de crêtes à l'intérieur génèrent les vagues lorsque les marées balaient l'eau stratifiée au-dessus et à travers eux.

Le dernier grand programme de recherche sur le terrain sur la génération de vagues internes a eu lieu au large des côtes d'Hawaï en 1999, mais les scientifiques sont maintenant plus conscients qu'ils ne l'étaient alors du rôle que ces vagues géantes jouent dans le mélange de l'eau de l'océan - et donc de l'importance ils affectent le climat mondial.

C'est une pièce manquante importante du puzzle de la modélisation climatique, dit Peacock. À l'heure actuelle, les modèles climatiques mondiaux ne sont pas en mesure de capturer ces processus, dit-il, mais il est clairement important de le faire : vous obtenez une réponse différente… si vous ne tenez pas compte de ces vagues.

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