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6 : Stress du vent - Géosciences

6 : Stress du vent - Géosciences


Les courants à grande échelle à la surface de l'océan, tels que le Gulf Stream de la Floride à l'Europe, le courant circumpolaire antarctique et le Kuroshio des Philippines au Japon, sont tous entraînés par le vent. En fait, il a été estimé que les vents effectuent (sim)1 TW de travail mécanique sur les océans. Comment les vents font-ils cela ? Lorsque le vent souffle sur l'océan, il exerce une force sur la surface de l'océan dans la direction du vent. Cette force, par unité de surface océanique, est ce qu'on appelle la contrainte du vent (( au_w)). Dans le même temps, l'eau de l'océan résiste à ce stress du vent grâce à la friction interne. Selon la loi de viscosité de Newton, cette force de frottement par unité de surface est proportionnelle au gradient de vitesse dans la direction perpendiculaire à la surface :

[ au_v = ho K_v dfrac{dv}{dz}.]

Encore une fois, nous utilisons le coefficient de diffusion turbulente (K_v), plutôt qu'une viscosité moléculaire. En régime permanent, la contrainte du vent et la force de frottement doivent s'annuler, soit : ( au_w= au_v). Par conséquent, nous avons :

[ au_w = ho K_v dfrac{dv}{dz} label{6.1}]

Globalement, la force exercée par le vent sur la surface de l'océan donne lieu à un gradient de vitesse vertical dans la couche limite supérieure de l'océan, comme illustré ci-dessous. Essentiellement, le vent ajoute de l'élan à la surface de l'océan qui est ensuite transporté vers le bas par diffusion associée au gradient vertical d'élan.