Les déserts, caractérisés principalement par leur sécheresse extrême et souvent des fluctuations de température importantes entre le jour et la nuit, couvrent environ un tiers de la surface terrestre de la Terre. Définies par la réception de moins de 250 millimètres de précipitations par an, leur répartition spatiale est influencée par un jeu complexe de processus physiques mondiaux plutôt que par des phénomènes aléatoires. Deux des systèmes les plus influents qui se forment là où les déserts se forment sont des courants océaniques et des schémas de circulation atmosphérique. Ces mécanismes planétaires travaillent ensemble pour créer les divers environnements désertiques observés dans le monde entier – du désert hyperaride d'Atacama le long de la côte Pacifique de l'Amérique du Sud au vaste désert du Sahara en Afrique du Nord, et les déserts froids et lointains d'Asie centrale comme les Gobi.

Courants océaniques : les planètes Convoyeurs climatiques

Les courants océaniques sont des mouvements à grande échelle d'eau de mer qui circulent en continu à travers le globe, principalement par les vents de surface, la rotation de la Terre (effet Coriolis), les variations de densité de l'eau (circulation thermohalienne) et les gradients de température. Ces courants redistribuent la chaleur des régions équatoriales vers des latitudes plus élevées, modèrent le climat et influencent les conditions météorologiques le long des côtes.

Courants de l'océan froid et leur rôle dans la formation du désert

Les courants océaniques froids ont un effet profond sur les climats côtiers en abaissant la température de la surface de la mer. Lorsque les courants froids s'écoulent à proximité des masses continentales, ils refroidissent l'air surplombant, réduisant ainsi sa capacité de rétention d'humidité. Cela conduit à une couche marine stable captée par des inversions de température – où l'air frais est piégé sous des airs plus chauds – qui viennent renforcer les mouvements verticaux de l'air nécessaires à la formation des nuages et aux précipitations.

  • Benguela Current – Originaire de l'océan Austral et circulant vers le nord le long de la côte sud-ouest de l'Afrique, le Benguela Current refroidit l'air qui frappe la Namibie et l'Angola. Cela conduit à la formation du désert de Namib, l'un des déserts les plus anciens et les plus secs de la Terre, où les précipitations annuelles peuvent être inférieures à 10 millimètres.
  • Humboldt (Pérou) Courant – Ce courant froid se déplace vers le nord le long des côtes du Chili et du Pérou. Son effet de refroidissement, combiné à l'ombre de pluie des montagnes des Andes, crée le désert d'Atacama. L'Atacama est reconnu comme le désert non polaire le plus sec au monde, avec certaines stations météorologiques ne signalant aucune pluie mesurable depuis des décennies.
  • Californie Courant – En courant vers le sud le long de la côte ouest de l'Amérique du Nord, le courant de Californie refroidit les régions côtières de Californie et de Basse-Californie. Cela contribue à l'aridité des régions désertiques adjacentes, comme les déserts de Sonoran et de Mojave, grâce à une stabilisation similaire de l'atmosphère marine.
  • Couloir de canaris – Ce courant coule vers le sud le long de la côte nord-ouest de l'Afrique, refroidissant les zones côtières adjacentes au désert du Sahara et renforçant les conditions arides dans la région du Sahel occidental.

Dans tous ces scénarios, les courants froids maintiennent une inversion persistante de la température qui capte la couche limite marine, inhibant la convection et les précipitations. Bien que le chauffage solaire intense pendant les mois d'été puisse parfois briser cette inversion, les précipitations globales restent minimes.

Les courants océaniques chauds et leur influence indirecte sur l'aridité

Les courants océaniques chauds, par contre, contribuent à la formation du désert de façon plus indirecte. Ces courants transportent de l'air chaud et humide vers des latitudes plus élevées et des régions côtières. Lorsque cet air humide rencontre des chaînes de montagnes, il est forcé vers le haut, un processus connu sous le nom de levage orographique, entraînant de fortes précipitations sur les pentes du vent.

  • Le Gulf Stream apporte de l'air chaud et humide à l'ouest de l'Europe, mais influence aussi les précipitations en Amérique du Nord. Des montagnes comme la Sierra Nevada et la chaîne des Appalaches créent des ombres de pluie qui aident à former des déserts et des régions semi-arides à l'intérieur des terres.
  • Le long de la côte est de l'Amérique du Sud, le courant brésilien transporte des eaux chaudes vers le sud. Son interaction avec les Andes crée des ombres de pluie sur les pentes occidentales, contribuant à la formation du désert dans certaines parties de l'Argentine et du Chili.
  • En Californie, la vallée centrale, l'air chaud et humide du Pacifique est bloqué par les chaînes côtières et la Sierra Nevada, favorisant le désert et les conditions semi-arides à l'intérieur.

Si les courants chauds augmentent l'humidité atmosphérique, leur rôle dans la formation des déserts dépend principalement de la topographie. Sans barrières montagneuses, les courants chauds tendent à augmenter les précipitations plutôt que de les supprimer. Ainsi, les effets orographiques associés aux courants chauds sont essentiels pour comprendre la variabilité spatiale des déserts intérieurs.

Circulation atmosphérique : le moteur du mouvement aérien mondial

Le système climatique terrestre est alimenté par le chauffage inégal de la surface de la planète par le rayonnement solaire. Les régions équatoriales reçoivent plus de lumière directe toute l'année, ce qui entraîne des températures plus chaudes que les pôles. Ce gradient de température établit des différences de pression qui conduisent les cellules de circulation atmosphérique. L'effet Coriolis, causé par la rotation de la Terre, détourne les masses d'air en mouvement, créant la circulation caractéristique de trois cellules dans chaque hémisphère : les cellules Hadley, Ferrel et Polar.

La cellule Hadley et la formation de zones subtropicales à haute pression

Près de l'équateur, un rayonnement solaire intense réchauffe la surface, provoquant une élévation de l'air chaud et humide. A mesure que cet air monte, il refroidit adiabatiquement, entraînant une condensation et de fortes précipitations qui soutiennent les forêts tropicales pluviales. Après avoir libéré la majeure partie de son humidité, cet air maintenant sec se déplace en pole vers les hautes altitudes.

L'air descendant inhibe la formation de nuages car il supprime le mouvement vertical, ce qui entraîne un ciel dégagé, un rayonnement solaire intense et des précipitations minimales. Ce processus crée les fondements atmosphériques de nombreux plus grands déserts subtropicaux du monde, y compris:

  • Désert de Sahara (Afrique du Nord, environ 30°N)
  • Désert arabe (Moyen-Orient, autour de 25°N)
  • Grands déserts de Victoria et de Gibson (Australie, près de 30°S)
  • Désert de Kalahari (Afrique australe, autour de 25°S)
  • Décerts de Sonoran et de Mojave (Amérique du Nord, environ 30°N)

Ces déserts sont emblématiques de l'influence de la cellule Hadley, où la haute pression persistante et l'air sec descendant suppriment les précipitations et créent une extrême aridité.

La zone de convergence intertropicale (ZCI) et la variabilité saisonnière

La zone de convergence intertropicale (ITCZ) est une bande quasi équatoriale où les alizés des deux hémisphères convergent, forçant l'air chaud et humide à monter et à générer de fortes précipitations. La position de la zone change de saison, suivant de près le soleil. Cette migration affecte profondément les saisons humides et sèches des régions adjacentes aux déserts, en particulier dans les tropiques et les subtropiques.

Pendant les mois d'été, le CITZ se déplace vers la pole, ce qui entraîne une augmentation des précipitations dans les marges des déserts comme la région sahélienne au sud du Sahara et dans certaines parties du sous-continent indien. Inversement, en hiver, le CITZ recule vers l'équateur, et les hauts subtropicals s'intensifient, entraînant des conditions sèches et une sécheresse.

Alors que la cellule Hadley domine la formation du désert tropical et subtropical, les cellules Ferrel et Polar influencent les régions du désert polaire et de la latitude moyenne. Par exemple, les déserts froids de l'Asie centrale, comme les Gobi et Taklamakan, sont influencés par des interactions complexes entre ces cellules et la topographie régionale.

Effets synergiques : quand les courants océaniques et la circulation atmosphérique s'alignent

Les déserts les plus extrêmes et les plus persistants se produisent souvent lorsque les courants océaniques froids coïncident géographiquement avec la branche descendante de la cellule Hadley. Cette combinaison produit une atmosphère doublement stabilisée qui supprime les précipitations au large et à terre, ce qui entraîne une aridité quasi permanente.

Le désert d'Atacama et le système actuel de Humboldt

Le désert d'Atacama, qui s'étend le long des côtes du nord du Chili et du sud du Pérou, illustre cette synergie. Le courant Humboldt froid coule vers le nord le long de la côte du Pacifique, refroidissant l'air marin et créant une couche d'inversion de température qui capte la couche limite marine.

Cette interaction produit l'un des endroits les plus secs de la Terre, où certains endroits n'ont enregistré aucune pluie depuis plus de 50 ans. Malgré cela, les brouillards côtiers connus localement comme « camanche » fournissent l'humidité essentielle pour la flore et la faune spécialisées adaptées pour récolter l'eau de l'air, démontrant ainsi comment la vie peut persister dans des conditions climatiques extrêmes.

Le désert de Namib et le courant de Benguela

De même, le désert de Namib le long de la côte namibienne est fortement influencé par le courant de Benguela qui coule vers le nord. Le courant froid refroidit l'air adjacent, créant un brouillard fréquent et une couche marine stable, tandis que le haut subtropical de l'Atlantique Sud assure la descente de l'air sec au-dessus.

Des adaptations biologiques uniques ont également évolué ici, comme le scarabée namibique, qui recueille des gouttelettes d'eau dans le brouillard sur son dos pour survivre dans cet environnement hyperaride.

Autres systèmes de déserts côtiers

D'autres déserts côtiers proviennent d'interactions océan-atmosphère similaires, y compris les déserts le long de l'ouest des États-Unis et du Mexique influencés par le courant de Californie et le haut subtropical du Pacifique Nord. Le courant Canary et les hauts Açores contribuent à l'aridité sur les marges occidentales du Sahara. Dans chaque cas, l'alignement des courants côtiers froids avec les systèmes de haute pression subtropicale crée des déserts côtiers étroits mais régulièrement secs.

Déserts intérieurs et pluvieux : le rôle de la continentité et de la topographie

Tous les déserts ne sont pas adjacents aux océans; de nombreux déserts importants se trouvent au fond des continents, où l'humidité océanique ne pénètre pas en raison de la distance et des barrières géographiques.Ces déserts intérieurs doivent souvent leur aridité à une combinaison de continentalité – l'effet d'être loin des sources d'humidité – et d'influences orographiques qui créent des ombres de pluie.

Continentalité: L'air sec loin des sources d'humidité

Lorsque les masses d'air humides se déplacent à l'intérieur des océans, elles perdent progressivement de l'humidité par les précipitations. Au moment où ces masses d'air atteignent l'intérieur de grandes masses terrestres comme l'Asie ou l'Amérique du Nord, elles sont considérablement plus sèches.

Ces déserts connaissent également des hivers froids en raison de leur emplacement continental loin de l'influence modératrice des océans, ce qui explique pourquoi ils sont parfois classés comme déserts froids.

Ombres de pluie : montagnes comme barrières climatiques

Les chaînes de montagnes jouent un rôle crucial dans la formation des climats désertiques régionaux par le biais de la levée orographique. Lorsque l'air humide rencontre des montagnes, il est forcé vers le haut, refroidi et perd de l'humidité comme précipitation du côté du vent.

  • Le désert du Taklamakan en Chine se trouve dans l'ombre de pluie de l'Himalaya et du Plateau tibétain, recevant peu de précipitations malgré être relativement proche de l'océan Indien.
  • Le désert de la Patagonie en Argentine forme à l'est des Andes, où l'immense aire de répartition bloque l'air humide du Pacifique.
  • Le est situé dans l'ombre de pluie de la Sierra Nevada et de Cascade.

La direction des vents dominants, dictée par les schémas de circulation atmosphérique mondiale, détermine quel côté d'une chaîne de montagnes devient aride. Ces effets topographiques locaux se combinent avec une dynamique atmosphérique plus large pour créer des environnements désertiques divers loin des influences océaniques.

Conséquences plus larges : changement climatique et dynamique du désert

L'équilibre délicat entre les courants océaniques et la circulation atmosphérique qui régit les lieux et les caractéristiques du désert est vulnérable aux perturbations dues aux changements climatiques. On prévoit que la hausse des températures mondiales étendra la pole vers les cellules Hadley, ce qui pourrait pousser les déserts subtropicaux vers des régions actuellement semi-arides ou même humides.

Par exemple, un affaiblissement de la circulation méridiene de l'Atlantique (AMOC) pourrait refroidir la région de l'Atlantique Nord, avoir des répercussions sur le courant des Canaries et éventuellement déplacer l'emplacement et l'étendue du désert du Sahara. Dans le Pacifique, les changements au courant Humboldt pourraient modifier la fréquence du brouillard et l'aridité côtière le long de la côte ouest de l'Amérique du Sud, affectant l'écosystème et les établissements humains du désert d'Atacama.

La compréhension de ces interactions complexes est essentielle pour prévoir les scénarios climatiques futurs et élaborer des stratégies d'adaptation pour les régions désertiques et semi-arides vulnérables dans le monde entier. Elle souligne également l'importance de conserver des écosystèmes désertiques uniques qui dépendent de l'interaction des processus océaniques et atmosphériques.

Conclusion

Les courants océaniques froids stabilisent les atmosphères côtières et inhibent les précipitations, tandis que les courants chauds combinés à des barrières topographiques favorisent les ombres de pluie à l'intérieur des terres. Les membres descendants des cellules Hadley créent des zones de haute pression persistantes qui suppriment la formation de nuages et les précipitations au-dessus des sous-tropiques. Là où ces forces s'alignent, comme dans les déserts d'Atacama et de Namib, certaines des aridités les plus extrêmes de la Terre se développent.

En démantèleant les rôles des courants océaniques et de la circulation atmosphérique, les scientifiques peuvent mieux comprendre non seulement les déserts que nous observons aujourd'hui, mais aussi prévoir comment ces environnements fragiles peuvent évoluer à l'avenir au milieu des changements climatiques.

Pour plus d'informations sur ces sujets, visitez le NOAA Ocean Service pour des informations détaillées sur les courants océaniques et l'Observatoire de la Terre NASA pour les données climatiques satellitaires. Des informations détaillées sur la cellule Hadley et l'aridité subtropicale sont disponibles à Encyclopædia Britannica.Pour des études spécialisées sur les interactions climatiques uniques du désert d'Atacama, consultez la recherche publiée par Cambridge University Press.