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Thermocline - Définition, types et formation

 
Par Germán Portillo. 31 janvier 2024
Thermocline - Définition, types et formation

La dynamique des masses d'eau est un ensemble d'équilibres thermiques qui influencent directement la vie aquatique et les processus environnementaux. En termes simples, la thermocline est une transition abrupte dans la colonne d'eau où se produit un changement rapide de température. Ce phénomène, influencé par le rayonnement solaire et d'autres facteurs locaux, façonne la structure thermique des masses d'eau, influençant la distribution des nutriments et la vie aquatique. Il existe différents types de thermoclines dus à des contextes de formation différents et présentant des caractéristiques uniques.

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Thermocline - Définition

La thermocline est un phénomène présent dans les masses d'eau, qu'il s'agisse d'océans, de lacs ou de rivières, qui se manifeste par une couche verticale dans la colonne d'eau où se produit un changement rapide de température. Cette transition abrupte se produit entre deux couches d'eau de températures différentes et se situe généralement à une certaine profondeur.

La formation de la thermocline est influencée par plusieurs facteurs, dont l'un des principaux est le rayonnement solaire. Pendant la journée, la surface de l'eau absorbe l'énergie solaire, ce qui provoque un réchauffement plus prononcé de la couche superficielle. Cette couche chaude, appelée épilimnion dans le cas des lacs, se trouve au-dessus de la thermocline. En revanche, sous la thermocline se trouve une couche plus froide, appelée hypolimnion.

Pendant les saisons chaudes, la thermocline est généralement plus évidente, car la différence de température entre l'épilimnion et l'hypolimnion est plus marquée. Toutefois, en hiver, avec la diminution du rayonnement solaire, la thermocline tend à s'affaiblir, voire à disparaître, ce qui entraîne un processus de mélange vertical plus uniforme dans la colonne d'eau.

Cette stratification thermique est cruciale pour l'écologie de la masse d'eau, car elle affecte la distribution des nutriments, la vie aquatique et les schémas de mélange de l'eau. La thermocline ne se limite pas aux masses d'eau douce, mais est également un phénomène courant dans les océans. Dans ce contexte, la thermocline peut influencer les schémas de migration des organismes marins et la circulation océanique.

Maintenant que nous connaissons la définition de la thermocline, voyons les types de thermocline qui existent.

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Types de thermoclines

Il existe différents types de thermoclines qui varient en fonction de la manière dont elles sont établies et des conditions spécifiques de la masse d'eau. Voici quelques-unes des thermoclines les plus courantes :

  • Thermocline saisonnière : cette thermocline varie en fonction des saisons et est plus prononcée pendant les mois les plus chauds de l'année. Dans les climats tempérés, par exemple, la thermocline saisonnière est généralement plus évidente en été, lorsque le rayonnement solaire est le plus intense et réchauffe la couche superficielle de l'eau.
  • Thermocline permanente : contrairement à la thermocline saisonnière, la thermocline permanente persiste tout au long de l'année. Ce type de thermocline est typique des régions tropicales où la température de l'eau de surface est chaude, mais où les couches profondes restent plus froides. Dans ces cas, la thermocline peut être un facteur limitant pour le mélange vertical de l'eau.
  • Thermocline diurne : la thermocline diurne se forme et s'estompe selon un cycle quotidien. Pendant la journée, le rayonnement solaire réchauffe la surface de l'eau, créant une thermocline, mais la nuit, avec la perte de chaleur, cette couche thermique tend à disparaître. Ce schéma peut être observé dans les lacs et les réservoirs.
  • Thermocline annuelle : ce type de thermocline est plus fréquent dans les lacs et se forme en raison des variations saisonnières du rayonnement solaire. Tout au long de l'année, la thermocline peut varier en intensité et en profondeur, affectant ainsi la stratification thermique et la distribution des organismes aquatiques.
  • Thermocline d'origine humaine : dans certains cas, l'activité humaine peut générer des thermoclines. Par exemple, le rejet d'eau chaude par une centrale électrique peut créer une thermocline dans une masse d'eau voisine. Ces thermoclines artificielles peuvent avoir des effets significatifs sur l'écologie locale et les modes de comportement de la vie aquatique.

La formation et la persistance des thermoclines sont étroitement liées à des facteurs tels que le rayonnement solaire, la topographie du fond de la masse d'eau, la géométrie de la masse d'eau et la présence de vents. La formation d'un type de thermocline ou d'un autre dépend de ces facteurs.

Thermocline - Définition, types et formation - Types de thermoclines

Comment se forment les thermoclines ?

La formation des thermoclines est liée à l'échange d'énergie thermique entre l'eau et son environnement, principalement sous l'effet du rayonnement solaire. Suivez ce processus :

  1. Pendant la journée, le rayonnement solaire frappe la surface de l'eau. L'eau absorbe l'énergie solaire, ce qui entraîne une augmentation de la température de la couche superficielle.
  2. La couche supérieure du plan d'eau, appelée épilimnion dans les lacs, se réchauffe plus rapidement en raison de son exposition directe au soleil. Ce réchauffement crée une différence de température avec les couches plus profondes.
  3. Le réchauffement inégal entraîne une différence de densité de l'eau entre l'épilimnion chaud et les couches plus froides de l'hypolimnion. L'eau chaude est moins dense et tend à rester à la surface, tandis que l'eau froide est plus dense et se trouve dans les couches plus profondes.
  4. L'interface entre l'épilimnion chaud et l'hypolimnion plus froid est appelée thermocline. C'est là que se produit le changement de température le plus prononcé. La profondeur et l'intensité de la thermocline peuvent varier en fonction du rayonnement solaire, de la profondeur de la masse d'eau et d'autres facteurs locaux.
  5. La topographie du fond de la masse d'eau et la présence de vents peuvent également influencer la formation et la stabilité de la thermocline. Par exemple, dans les lacs plus profonds, la thermocline peut être plus prononcée, alors que dans les plans d'eau moins profonds, le mélange vertical peut être plus fréquent.
  6. Pendant la nuit, en l'absence de rayonnement solaire, l'épilimnion perd de la chaleur et la thermocline tend à s'affaiblir, voire à disparaître. Ce processus est plus évident dans les thermoclines diurnes, où la formation et la dissipation se produisent selon un cycle de 24 heures.

Maintenant que vous savez la définition de la thermocline et sa formation, nous vous invitons à lire ces articles de ProjetEcolo :

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