L’eau douce est la plus dense à environ 4 degrés Celsius alors que la glace est moins dense. La résultante est que l’eau des lacs assez profonds est de 4 degrés au fond et que la glace, avec une densité inférieure à celle de l’eau liquide, flotte. Contrairement à l’eau douce, l’eau de mer voit sa densité affectée par sa température et par sa concentrations en sels divers (principalement des ions de chlore et de sodium). Plus l’eau de mer est chaude plus elle reste en surface, plus elle est chargée en sels plus elle s’enfonce. La concentration moyenne de l’eau de mer en sels est de 35 grammes par litre (principalement chlore et sodium). Par contre cette densité moyenne varie autour de la Terre et les différences de densité, due à l’évaporation ou aux apports d’eau douce (fleuves, pluie, fonte des glaciers) créent des déplacements des masses d’eau océanique appelés circulation thermohaline. Ces valeurs physiques (température et salinité) permettent d’identifier et de suivre des masses d’eau dans leur circuit circumterrestre. On estime qu’il faut entre 1000 et 1500 ans à une molécule d’eau pour faire un circuit complet.

La figure ci-dessus schématise une coupe d’ouest en est de la mer Méditerranée. L’évaporation (E) est plus grande que l’apport d’eau douce par les précipitation annuelles (P) et les apports (A) des fleuves qui s’y jettent. On peu observer un courant d’eau en surface venant de l’Atlantique qui vient combler le manque d’eau (E>P+A). Comme les sels ne s’évaporent la densité de l’eau de surface, tout comme sa température, augmente et cette eau plus dense, mais aussi plus chaude, coule au fond (D2) pour être remplacée en surface par l’eau de l’Atlantique (D1). On observe au fond du détroit de Gibraltar un courant d’eau de la Méditerranée, plus chaud et salé,  qui s’écoule dans l’Atlantique. Cette eau peut être suivie, par sa teneur en sels et sa température, sur plusieurs centaines de kilomètres au fond de l’Atlantique avant de se diluer.

Une animation de la circulation thermohaline, avec entre autres le Gulf Stream, peut être visionnée en cliquant le lien suivant : Circulation thermohaline.

Pour en savoir plus on peut consulter aussi la référence suivante (en français) : circulation océanique.

Dans une prochaine Capsule sciences nous aborderons les forces de Coriolis et pourquoi les courants marins tournent vers la droite dans l’hémisphère Nord.