Transport horizontal net d'eau de mer dans la couche supérieure résultant de l'équilibre entre la contrainte de vent, l'effet de Coriolis et le mélange turbulent vertical au sein de la couche d'Ekman; le transport intégré est typiquement dirigé à 90° à droite du vent dans l'hémisphère Nord et à 90° à gauche dans l'hémisphère Sud.

Principe

La contrainte de vent appliquée à la surface est redistribuée en profondeur par la viscosité turbulente face à la déviation de Coriolis, engendrant une spirale d'Ekman des vitesses dont l'intégrale verticale donne un transport net perpendiculaire au vent; l'amplitude dépend de la tension du vent et des propriétés frictionnelles de la couche.

Démonstration

Des vents parallèles au littoral qui provoquent un transport d'Ekman vers le large induisent un upwelling côtier lorsque les eaux de surface sont déplacées vers la mer et remplacées par des eaux profondes riches en nutriments, stimulant la production primaire et les pêcheries.

Mauvaise application

Supposer que les formules d'Ekman s'appliquent sans modification à l'équateur (où f ≈ 0), dans des couches superficielles fortement stratifiées ou minces, ou confondre le vecteur de vitesse de surface d'Ekman (angle de la spirale) avec la direction et l'amplitude du transport intégré verticalement.

Conséquence

Joue un rôle majeur dans les phénomènes d'upwelling et de downwelling induits par le vent, redistribue chaleur et propriétés biogéochimiques en surface, façonne la productivité côtière et la dynamique des écosystèmes et influence les patrons de température de surface pertinents pour le climat.

Inversion

Lorsque la contrainte de vent est supprimée ou que l'effet de Coriolis est négligeable, le transport s'aligne sur la force directe du vent (ou devient négligeable); une inversion de la direction du vent produit un transport d'Ekman opposé et peut alterner des régions entre upwelling et downwelling.

Limite

S'applique à la couche d'Ekman turbulente en surface et n'est pas valable pour les écoulements géostrophiques profonds, les écoulements de couche limite dominés par la géométrie côtière ou les situations où les ondes internes ou les tourbillons mésoscales dominent le transport.

Tension sémantique

Peut être confondu avec la dérive de Stokes (dérive particulaire lagrangienne induite par les vagues) ou avec la dérive de surface due au vent direct; la tension porte sur transport de masse (Ekman) versus dérive de particules et sur le transport intégré de couche versus vecteurs de vitesse locaux.

Synthèse

Le transport d'Ekman décrit comment la contrainte du vent, la déviation de Coriolis et le mélange vertical turbulent se combinent pour produire un transport net perpendiculaire au vent dans la couche de surface, entraînant des phénomènes clés comme l'upwelling côtier et structurant les distributions biogéochimiques de surface.