Gyre océanique : définition, formation et plastique

Comment un océan qui ne fait que tourner sur lui-même finit-il par devenir le point de rendez-vous de milliers de milliards de fragments de plastique ? La question mérite d'être posée avant toute définition, parce que la réponse habituelle, celle des dictionnaires en ligne, s'arrête généralement à la rotation elle-même. Un gyre océanique n'est pourtant pas qu'un simple tourbillon d'eau : c'est le résultat d'un équilibre de forces précis, entre le vent, la rotation de la Terre et la densité de l'eau, et c'est cet équilibre qui explique, mécaniquement, pourquoi les déchets plastiques finissent piégés en son centre.

En résumé : un gyre océanique est un vaste système de courants marins qui tournent en boucle fermée, entraîné par les vents dominants et dévié par la force de Coriolis. Cinq gyres subtropicaux existent dans le monde. Le pompage d'Ekman qui les anime concentre aussi les débris flottants, dont le plastique, vers leur centre, où ils s'accumulent parfois pendant des décennies.

Qu'est-ce qu'un gyre océanique, structurellement ?#

La définition officielle tient en une phrase : un gyre océanique est un vaste système de courants marins en rotation. Le vent, les marées et les différences de température et de salinité entraînent ces courants, et c'est leur combinaison qui dessine, à l'échelle d'un bassin océanique entier, une boucle fermée. Cinq gyres subtropicaux majeurs structurent les océans du globe : le gyre du Pacifique nord, celui du Pacifique sud, celui de l'Atlantique nord, celui de l'Atlantique sud, et celui de l'océan Indien.

À l'inverse d'un upwelling, qui fait remonter des eaux profondes froides et nourrit l'écosystème de surface, un gyre subtropical fonctionne plutôt comme un piège : il concentre en son centre des eaux de surface pauvres en nutriments, et avec elles, tout ce qui flotte assez longtemps pour s'y engager.

Pourquoi les courants tournent-ils en cercle ? Coriolis, Ekman et l'équilibre géostrophique#

C'est ici que se joue l'essentiel du mécanisme, et c'est aussi ce que la plupart des définitions courtes passent sous silence. Le modèle généralement retenu pour expliquer cette rotation attribue le phénomène à l'effet Coriolis : la vorticité planétaire, combinée au frottement horizontal et vertical de l'eau, détermine le motif de circulation propre à chaque gyre.

Le vent de surface génère, selon la description qu'en donnent les modèles de circulation océanique, un pompage d'Ekman : il élève légèrement le niveau de la mer au centre du gyre et produit des courants géostrophiques anticycloniques dans les gyres subtropicaux. C'est cet équilibre, entre le vent qui pousse et la Terre qui dévie, qui referme la boucle et la maintient en rotation stable.

Ce qui surprend dans ce mécanisme, ce n'est pas la rotation elle-même, plutôt intuitive : c'est qu'un vent de surface suffise à faire gonfler la mer au beau milieu de l'océan. C'est pourtant exactement ce mécanisme qui piège ensuite le plastique en son centre : ce que le vent fait monter, rien ne le fait redescendre.

Combien de plastique flotte réellement dans le Pacifique nord ?#

La zone la plus documentée est le Great Pacific Garbage Patch, situé à mi-chemin entre Hawaï et la Californie. L'étude de Lebreton et coll., publiée en 2018 dans Scientific Reports, a calibré son modèle avec des relevés de bateaux et d'avions pour estimer la masse totale de plastique flottant : au moins 79 000 tonnes, dans une fourchette de 45 000 à 129 000 tonnes, réparties sur une zone de 1,6 million de km². Le site officiel de l'organisme The Ocean Cleanup affiche aujourd'hui un chiffre revu à environ 100 000 tonnes, sans qu'aucune nouvelle publication scientifique identifiée ne vienne justifier cette révision, ce qui, en soi, en dit long sur la difficulté à figer une mesure aussi mouvante.

Sur les 1 800 milliards de morceaux de plastique recensés dans cette zone, 94 % sont des microplastiques si l'on compte les objets un par un. Mais la masse raconte une autre histoire : 92 % du poids total est constitué de débris plus grands que 5 millimètres, ce qui veut dire que quelques gros objets pèsent bien plus lourd que des milliards de fragments microscopiques.

Le gyre entier ou la zone de déchets : deux tailles qu'on confond sans arrêt#

C'est la confusion la plus répandue sur ce sujet, y compris dans des médias sérieux : le gyre du Pacifique nord et sa zone de concentration de déchets ne désignent pas la même surface. Le gyre lui-même, système de circulation complet, s'étend sur environ 20 millions de km², de 15°N à 35°N et de 135°E à 135°O, selon l'étude de Karl publiée en 1999 dans la revue Ecosystems. La zone où les déchets s'accumulent réellement, celle que Lebreton et coll. ont mesurée en 2018, ne couvre que 1,6 million de km², soit un peu moins d'un douzième de la surface totale du gyre.

Le glossaire académique de Geoconfluences (ENS Lyon) est explicite sur ce point : cette concentration n'est pas détectable sur les images satellites, mais elle est visible depuis les bateaux, ce qui en fait plutôt une « soupe de plastique » diffuse qu'un continent au sens propre. L'appellation médiatique du « septième continent » entretient, à mon avis, la confusion entre les deux échelles.

Le tableau qu'aucune définition courte ne réunit#

Aucune des définitions courtes qui dominent les résultats de recherche ne rassemble ces chiffres dans un même tableau. Ils viennent de cinq études distinctes, avec des niveaux de fiabilité inégaux : certains ont été vérifiés directement dans la publication originale, d'autres proviennent d'une reprise secondaire, non recoupée à la source.

Zone	Donnée chiffrée	Étude source
Pacifique nord, le gyre entier*	Environ 20 millions de km²	Karl, 1999
Pacifique nord, zone de concentration (Great Pacific Garbage Patch)	1,6 million de km², au moins 79 000 t (fourchette 45 000 à 129 000 t)	Lebreton et coll., 2018
Pacifique sud, zone de concentration*	2,6 millions de km²	Leal Filho et coll., 2021
Pacifique sud, concentration de particules*	Environ 400 000 particules par km²	Eriksen et coll., 2013
Atlantique nord, concentration de débris*	Plus de 200 000 débris par km²	Law et coll., 2010
Atlantique sud, zone de concentration*	0,7 million de km²	Leal Filho et coll., 2021

*Donnée reprise de seconde main, non recoupée directement dans la publication originale.

Aucune donnée comparable n'a été retrouvée pour le gyre de l'océan Indien, cinquième gyre subtropical majeur : mieux vaut le signaler que de combler le vide par un chiffre approximatif.

D'où vient ce plastique, et pourquoi n'en ressort-il jamais ?#

À l'échelle de l'ensemble des océans, une étude distincte du Great Pacific Garbage Patch, celle d'Eriksen et coll., publiée en 2014 dans PLOS ONE, estime la pollution plastique de surface à 5 250 milliards de particules pour une masse d'environ 269 000 tonnes. Ce chiffre mondial dépasse largement celui du seul Pacifique nord, ce qui rappelle que les cinq gyres ne sont que des points de convergence, pas l'unique réservoir de plastique marin.

Une fois entré dans un gyre, un fragment de plastique met entre 500 et 1 000 ans à se dégrader en microplastiques. Il reste piégé au centre du système, selon les estimations disponibles, pendant des décennies voire des millénaires avant de s'agglutiner avec d'autres débris. C'est cette durée, plus que la quantité elle-même, qui devrait inquiéter : un gyre océanique ne relâche presque jamais ce qu'il capture.

(Il y a quelque chose d'ironique à observer que le mécanisme qui a permis à la vie marine de prospérer pendant des millions d'années, cette circulation lente qui redistribue les nutriments, est aujourd'hui le même qui referme un piège sur les déchets que nous y déversons. Le système n'a pas changé de comportement ; c'est ce qu'on lui donne à faire circuler qui a changé.)

Le plastique n'est pas la seule pression qui pèse sur ces bassins océaniques : l'acidification des océans touche la même colonne d'eau, par un mécanisme entièrement différent, et le plastique flottant reste concentré au-dessus de la thermocline, cette couche qui sépare les eaux chaudes de surface des eaux profondes plus froides.

Ce que trois chiffres très cités ne disent pas#

Trois chiffres circulent en boucle sur ce sujet, et tous les trois méritent d'être maniés avec précaution.

En 2020, selon l'OCDE, la production mondiale de plastique atteignait environ 435 millions de tonnes. On lit souvent qu'environ 10 % de cette production finirait dans les océans ; ce chiffre rond n'est corroboré par aucune source primaire identifiée. Les estimations disponibles convergent plutôt vers une fourchette de 1 à 4 % par an, soit 5 à 13 millions de tonnes.

Un article du CNRS avance également que les cinq zones de concentration cumulées équivaudraient à six fois la superficie de la France. J'ai buté un moment sur ce chiffre, honnêtement, avant de faire le calcul par moi-même : la seule addition des trois zones dont la superficie est connue par gyre (1,6 million de km² pour le Pacifique nord, 2,6 millions pour le Pacifique sud, 0,7 million pour l'Atlantique sud) atteint déjà 4,9 millions de km², soit environ neuf fois la superficie de la France (544 000 km²), sans même compter l'Atlantique nord ni l'océan Indien. La comparaison du CNRS ne colle pas à l'addition des données publiées par ailleurs.

Le même article cite enfin un délai de 80 000 ans pour un nettoyage complet des océans. Ce chiffre n'a été corroboré par aucune autre source consultée : il vaut d'être cité comme venant du CNRS, pas comme un fait établi et consensuel.

Le gyre océanique n'est pas la circulation thermohaline#

Le gyre océanique se laisse parfois confondre avec un autre grand système de circulation, la circulation thermohaline, qui mérite sa propre fiche. La différence tient au moteur et à la profondeur : un gyre est un phénomène de surface, entraîné par le vent et dévié par la force de Coriolis, quand la circulation thermohaline est un mouvement d'eau profonde, entraîné par les écarts de température et de salinité qui changent la densité de l'eau. Les deux systèmes coexistent dans le même océan, à des profondeurs et des échelles de temps différentes, sans se confondre.

Les récifs coralliens subissent, eux, des pressions locales distinctes de celles d'un gyre, mais rappellent que les océans concentrent plusieurs crises simultanées, à des échelles qui ne se recouvrent pas toujours. Ce que devient le plastique une fois repêché, lorsqu'il l'est, relève d'une autre question : celle de la filière du plastique océanique recyclé, du tri des débris marins jusqu'aux marques qui les valorisent.

Revenons à la question de départ : un océan qui tourne sur lui-même dessine un système physique complet qui, par construction, referme une boucle sur tout ce qui flotte assez longtemps pour s'y engager. Le plastique n'a rien inventé : il a simplement trouvé, comme le sel et la chaleur avant lui, le chemin que ce système lui offrait déjà.

Foire aux questions#

Qu'est-ce qu'un gyre océanique, en une phrase ?#

Un gyre océanique est un vaste système de courants marins qui tournent en boucle fermée, entraîné par le vent, les marées et les différences de température et de salinité, puis dévié par la force de Coriolis. Cinq gyres subtropicaux majeurs existent : Pacifique nord, Pacifique sud, Atlantique nord, Atlantique sud et océan Indien.

Quelle est la différence entre le gyre du Pacifique nord et le Great Pacific Garbage Patch ?#

Le gyre du Pacifique nord est le système de circulation complet, environ 20 millions de km² selon l'étude de Karl publiée en 1999. Le Great Pacific Garbage Patch est seulement la zone où les déchets se concentrent réellement à l'intérieur de ce gyre : 1,6 million de km², selon Lebreton et coll., 2018.

Combien pèse le plastique accumulé dans le Great Pacific Garbage Patch ?#

L'étude de Lebreton et coll., publiée en 2018, l'estimait à au moins 79 000 tonnes, dans une fourchette de 45 000 à 129 000 tonnes. Le site de l'organisme The Ocean Cleanup affiche aujourd'hui environ 100 000 tonnes, sans nouvelle publication scientifique identifiée pour justifier cette révision.

Pourquoi le plastique reste-t-il piégé au centre d'un gyre ?#

Le pompage d'Ekman, généré par le vent de surface, élève légèrement le niveau de la mer au centre du gyre et produit des courants géostrophiques anticycloniques. Les débris flottants convergent vers ce point d'équilibre et y restent piégés, selon les estimations disponibles, pendant des décennies voire des millénaires.

Le gyre océanique est-il la même chose que la circulation thermohaline ?#

Non. Le gyre est un phénomène de surface entraîné par le vent et la force de Coriolis. La circulation thermohaline est un mouvement d'eau profonde entraîné par les écarts de température et de salinité. Les deux coexistent dans le même océan sans se confondre.