Transport de chaleur et circulation générale

Comment l'atmosphère et l'océan transfèrent la chaleur des régions tropicales riches en énergie vers les pôles, organisant ainsi les ceintures de vents et les courants de la planète.

Definition

Le transport méridien de chaleur est le flux net d'énergie vers les pôles transporté par l'atmosphère et l'océan, et la circulation générale est le système de vents et de courants à l'échelle planétaire qui, entre autres, réalise ce transport.

Scope

Ce sujet aborde le transport d'énergie vers les pôles qui compense le déséquilibre latitudinal du rayonnement, ainsi que les systèmes de circulation qui l'accomplissent : les cellules de Hadley tropicales, les tourbillons et les courants-jets des latitudes moyennes, et les courants océaniques entraînés par le vent et de retournement. Il examine la quantité de chaleur transportée par chaque composante, comment la répartition entre l'atmosphère et l'océan varie avec la latitude, et comment la circulation générale établit le schéma général des zones climatiques.

Core questions

• Pourquoi le système climatique doit-il transporter la chaleur vers les pôles ?
• Comment le transport est-il réparti entre l'atmosphère et l'océan ?
• Quels systèmes de circulation transportent l'énergie à différentes latitudes ?
• Comment le transport de chaleur façonne-t-il la distribution des zones climatiques ?

Key theories

Déséquilibre radiatif et transport nécessaire

Étant donné que les tropiques absorbent plus d'énergie solaire qu'ils n'en rayonnent, tandis que les hautes latitudes rayonnent plus qu'elles n'en absorbent, le système climatique doit transporter l'énergie vers les pôles, le total requis étant fixé par le bilan radiatif.

Répartition entre l'atmosphère et l'océan

L'atmosphère domine le transport vers les pôles aux latitudes moyennes par le biais des tourbillons et de la circulation de Hadley, tandis que l'océan prend en charge une part importante dans les tropiques par les courants entraînés par le vent et de retournement.

Mechanisms

Le surplus d'énergie solaire absorbée dans les tropiques et le déficit aux hautes latitudes créent un gradient de température qui entraîne la circulation. Les cellules de Hadley transportent l'énergie hors des tropiques, les tourbillons baroclines et les courants-jets la transportent à travers les latitudes moyennes, et les courants océaniques déplacent l'eau chaude vers les pôles et l'eau froide vers l'équateur, fournissant ainsi la chaleur nécessaire pour équilibrer le déficit de rayonnement aux hautes latitudes.

Clinical relevance

Le transport de chaleur détermine le contraste de température entre l'équateur et les pôles ainsi que l'emplacement des trajectoires de tempêtes et des zones arides ; par conséquent, ses modifications sous l'effet du réchauffement remodèlent le climat régional et les extrêmes météorologiques.

History

La compréhension de la circulation générale a progressé des conceptions de Hadley et Ferrel sur les cellules de retournement à la reconnaissance, au milieu du XXe siècle, grâce aux travaux de Starr, Lorenz et d'autres, que les tourbillons des latitudes moyennes dominent le transport atmosphérique de chaleur ; les données de rayonnement satellitaires et les observations océaniques ont ensuite quantifié la répartition entre l'atmosphère et l'océan.

Debates

Part de l'atmosphère versus de l'océan dans le transport de chaleur tropical

La contribution relative de l'océan au transport d'énergie vers les pôles, en particulier dans les tropiques, a été affinée à mesure que les mesures océaniques directes et les résidus du bilan radiatif se sont améliorés.

Key figures

• Abraham Oort
• Kevin Trenberth
• Edward Lorenz
• Victor Starr

Seminal works

• peixotooort1992
• trenberthcaron2001

Frequently asked questions

Pourquoi le climat doit-il transporter de la chaleur ?

Les tropiques absorbent beaucoup plus de lumière solaire qu'ils n'en émettent, tandis que les pôles émettent plus qu'ils n'en absorbent ; par conséquent, sans transport vers les pôles, les tropiques continueraient à se réchauffer et les pôles à se refroidir.

L'océan ou l'atmosphère transporte-t-il plus de chaleur vers les pôles ?

L'atmosphère transporte la majeure partie de la chaleur aux latitudes moyennes et élevées, tandis que l'océan transporte une part comparable ou plus importante dans les tropiques.