Des "cheminées inertielles" découvertes au fond des océans pourraient améliorer les communications sous-marines

Le vent joue un rôle fondamental dans la dynamique de la Terre, influençant les paysages, les sols, le climat, et même la biodiversité en aidant à la dispersion des graines et au transport du pollen. Cependant, son impact s'étend également aux océans, y compris dans les profondeurs abyssales. Une étude récente par des chercheurs chinois, publiée dans la revue Deep Sea Research Part I : Oceanographic Research Papers, a exploré comment l'énergie des vents en surface se propage à plusieurs milliers de mètres sous l'eau.

Pour cette recherche, les scientifiques ont utilisé les données d'un réseau de capteurs océaniques, financé par les États-Unis, qui se trouve au large de la côte est du Japon. Ce réseau, couplé à un système de surveillance sous-marine de longue durée, est capable d'offrir un soutien acoustique pour des applications telles que la détection et les communications sous-marines.

Les chercheurs ont analysé deux années de données issues d'un réseau de 46 stations de surveillance des fonds marins, réparties sur une zone de 600 km dans la région du courant Kuroshio, un courant chaud de l'océan Pacifique Nord. Ces sondeurs acoustiques inversés, équipés de capteurs de pression et de courant, ont été installés au fond de l'océan pour mesurer le temps de propagation acoustique entre le fond marin et la surface, ainsi que la pression et les courants près du fond.

Ils se sont également penchés sur les ondes internes quasi inertielles, qui jouent un rôle clé dans la transmission de l'énergie éolienne à travers les couches d'eau stratifiées, jusqu'au fond marin. Ces grandes oscillations sous-marines, engendrées par les vents de surface, mettent en mouvement les couches d'eau supérieures, un peu comme une horloge. Grâce à la rotation de la Terre, ces ondes fonctionnent comme des relais d'énergie, permettant à l'énergie de descendre dans les profondeurs océaniques.

Une découverte marquante a été faite : lorsque ces ondes passent à travers des tourbillons anticycloniques, la rotation de ceux-ci atténue l'effet de la rotation terrestre sur l'onde. Cela permet à l'énergie des vagues d'être attirée vers l'intérieur et de plonger plus profondément dans l'océan, créant une forme d'entonnoir que l'équipe a désignée sous le nom de "cheminée inertielle".

Les chercheurs ont déclaré : "Ce résultat montre que les grands fonds marins ne sont pas des zones d'eau stagnante. Il établit un lien entre les vents en surface, la couche supérieure de l'océan et les profondeurs marines, créant ainsi un flux d'énergie continu." Ils ont également observé que 68 % de l'énergie des ondes quasi-inertielles au fond provient d'ondes quasi-inertielles de surface, tandis que 32 % résultent de courants locaux près du fond.

Ils ont ajouté : "La répartition entre l'énergie transmise et l'énergie générée localement offre des informations précieuses pour modéliser les processus de mélange dans les océans et évaluer le bilan énergétique océanique dans les simulations climatiques." Ce phénomène est particulièrement influencé par les tempêtes en surface, dont les effets peuvent atteindre les profondeurs marines. Ces tempêtes entraînent des variations dans les structures de température et de salinité, qui peuvent durer de quelques heures à plusieurs saisons.

Les changements de température et de salinité ont un impact direct sur la propagation du son sous-marin et sur les pertes de transmission. Les chercheurs ont conclu que "l'intégration de ces données dans les modèles de propagation acoustique peut améliorer l'évaluation de la structure des canaux sonores et des conditions de propagation, ainsi que la prévision de l'environnement acoustique sous-marin. Cela pourrait donc renforcer la détection et les communications sous-marines."