À l'échelle planétaire, les principaux gyres de surface sont les cinq grands gyres subtropicaux :

• Le gyre subtropical de l'Atlantique Nord. - Dans l'Atlantique Nord, le gyre subtropical est formé par le courant équatorial nord, le Gulf Stream le long de la côte est des États-Unis, la dérive nord-atlantique vers l'Europe, le courant des Canaries qui redescend le long de l'Afrique du Nord-Ouest, puis le courant équatorial nord qui referme la boucle. 

• Le gyre subtropical du Pacifique Nord. - Dans le Pacifique Nord, le gyre subtropical est constitué du courant du Pacifique nord, du courant de Californie, du courant équatorial nord et du Kuroshio le long du Japon. 

• Le gyre subtropical de l'Atlantique Sud. - Dans l'Atlantique Sud, on trouve le gyre subtropical sud avec le courant du Brésil, le courant de l'Atlantique Sud, le courant de Benguela le long de l'Afrique australe et le courant équatorial sud.

• Le gyre subtropical du Pacifique Sud. - Dans le Pacifique Sud, le gyre subtropical comprend le courant est-australien, le courant du Pacifique sud, le courant de Humboldt ou du Pérou le long de l'Amérique du Sud et le courant équatorial sud.

• Le gyre subtropical de l'océan Indien. - Dans l'océan Indien, le gyre subtropical est moins symétrique à cause de la présence du continent asiatique au nord, mais il est formé par le courant des Aiguilles le long de l'Afrique du Sud-Est, le courant de l'océan Indien sud, le courant de l'Australie-Occidentale et le courant équatorial sud. 

Il existe aussi des gyres polaires et subpolaires dans les deux hémisphères, mais particulièrement importants dans l'Atlantique Nord et le Pacifique Nord, ainsi que de nombreux systèmes régionaux de circulation. 

• Dans l'hémisphère nord, la circulation océanique polaire est moins organisée en un gyre unique à cause de la présence des continents qui entourent l'océan Arctique, mais on peut identifier un gyre de Beaufort, au nord de l'Alaska et du Canada, qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre sous l'influence d'une haute pression polaire et des vents, emprisonnant une grande partie de la banquise arctique dans une dérive circulaire lente. Un autre mouvement important est la dérive transpolaire, qui transporte la glace de mer depuis les côtes sibériennes vers le détroit du Fram, entre le Groenland et le Svalbard, puis vers l'Atlantique Nord, sous l'effet des vents dominants et des courants. 

• Dans l'hémisphère sud, le gyre subpolaire est beaucoup plus net et continu grâce à l'absence de continents aux latitudes subpolaires : c'est le courant circumpolaire antarctique, qui tourne d'ouest en est autour du continent antarctique. Il relie les eaux des océans Atlantique, Indien et Pacifique, transporte un volume d'eau énorme et isole en partie l'océan Austral des eaux plus chaudes du nord, ce qui contribue à maintenir le froid extrême de l'Antarctique et à stabiliser la calotte glaciaire. 

Les gyres subtropicaux

La formation des grands gyres commence principalement par l'action des vents à la surface de l'océan. Dans les régions tropicales et subtropicales, les alizés soufflent généralement d'est en ouest, tandis que les vents d'ouest dominent les moyennes latitudes. Ces deux grandes ceintures de vents exercent des contraintes sur la surface océanique. En raison de la rotation de la Terre, la force de Coriolis dévie les mouvements horizontaux : vers la droite dans l'hémisphère Nord et vers la gauche dans l'hémisphère Sud. Le transport net de l'eau induit par l'action du vent, appelé transport d'Ekman, s'effectue ainsi approximativement à angle droit par rapport à la direction du vent.

La combinaison des alizés et des vents d'ouest produit une convergence des transports d'Ekman dans les régions centrales des bassins subtropicaux. L'eau tend alors à s'accumuler légèrement au centre du gyre. Cette accumulation provoque une élévation très faible mais réelle du niveau de la mer au centre du bassin. Celle-ci, de l'ordre de quelques dizaines de centimètres par rapport aux marges, établit un gradient horizontal de pression qui génère une circulation géostrophique. L'équilibre entre la force de pression horizontale et la force de Coriolis permet alors à l'eau de circuler autour de cette zone de niveau marin légèrement surélevé. Le gyre subtropical est donc associé à une circulation anticyclonique organisée autour d'un centre de pression relativement élevée.

Dans l'hémisphère Nord, cette organisation conduit à une circulation horaire. Sur le bord occidental du bassin, l'eau se déplace généralement vers les hautes latitudes; sur le bord oriental, elle se dirige vers les basses latitudes. Dans l'hémisphère Sud, la situation est inversée : la circulation générale est antihoraire, avec des courants occidentaux qui se dirigent vers les hautes latitudes et des courants orientaux qui se dirigent vers les basses latitudes. Cette symétrie apparente est cependant compliquée par la géométrie des continents, la topographie des fonds océaniques et les interactions avec les autres composantes de la circulation océanique.

Les courants situés à l'ouest des bassins sont généralement beaucoup plus rapides, plus étroits et plus profonds que ceux situés à l'est. Ce phénomène, appelé intensification occidentale des gyres, résulte principalement de la variation de la force de Coriolis avec la latitude, c'est-à-dire de l'effet du paramètre de Coriolis. La conservation de la vorticité potentielle impose une organisation particulière de la circulation et conduit à une concentration du transport dans les courants occidentaux. Cette dynamique explique notamment l'existence de courants extrêmement puissants comme le Gulf Stream dans l'Atlantique Nord, le Kuroshio dans le Pacifique Nord, le courant des Aiguilles dans l'océan Indien et le courant du Brésil dans l'Atlantique Sud.

Le gyre subtropical de l'Atlantique Nord.
Le gyre subtropical de l'Atlantique Nord constitue l'un des systèmes les mieux connus. Il est formé principalement par le courant nord-équatorial, le courant des Antilles, le Gulf Stream, la dérive nord-atlantique et le courant des Canaries. Dans sa partie méridionale, le courant nord-équatorial transporte des eaux chaudes vers l'ouest depuis les régions tropicales de l'Afrique vers les Caraïbes et le bassin des Antilles. Une partie de ces eaux pénètre dans la mer des Caraïbes et contribue à alimenter le courant de Floride. Celui-ci rejoint le courant des Bahamas et donne naissance, au large de la côte orientale des États-Unis, au Gulf Stream proprement dit.

Le Gulf Stream constitue le principal courant de bord occidental de l'Atlantique Nord. Il est relativement étroit par rapport à la dimension du bassin, mais transporte une quantité considérable d'eau chaude vers le nord-est. Il longe approximativement la côte orientale des États-Unis avant de se détacher progressivement du continent au niveau de la Caroline du Nord. Il devient ensuite un courant océanique majeur de l'Atlantique Nord, dont la structure se transforme lorsqu'il quitte la marge continentale. Son prolongement, associé à la circulation nord-atlantique, contribue au transport de chaleur vers les moyennes et hautes latitudes de l'Atlantique.

Le courant des Canaries constitue le courant de bord oriental du gyre subtropical nord-atlantique. Il s'écoule vers le sud le long des marges occidentales de l'Europe et de l'Afrique du Nord-Ouest. Il est relativement lent et large par rapport au Gulf Stream. Il est associé à une importante remontée d'eaux profondes, ou upwelling, particulièrement développée au large du Maroc, de la Mauritanie et du Sénégal. Les eaux remontées sont riches en nutriments, ce qui favorise une forte productivité biologique et contribue à l'importance des pêcheries de la façade ouest-africaine.

Le gyre subtropical du Pacifique Nord.
Le gyre subtropical du Pacifique Nord est le plus vaste des gyres subtropicaux. Il comprend notamment le courant nord-équatorial, le courant des Philippines, le Kuroshio, la dérive nord-pacifique et le courant de Californie. Le courant nord-équatorial transporte des eaux tropicales vers l'ouest. Une partie de celles-ci remonte ensuite vers le nord-ouest à travers le courant des Philippines et alimente le Kuroshio. Celui-ci constitue le grand courant de bord occidental du Pacifique Nord. Il longe les côtes orientales de Taïwan et du Japon et transporte vers les hautes latitudes des eaux chaudes provenant des régions tropicales.

Le Kuroshio présente de fortes analogies avec le Gulf Stream. Il est rapide, relativement étroit et thermiquement très contrasté avec les eaux environnantes. Après avoir atteint les environs du Japon, il se prolonge vers l'est sous la forme de la dérive nord-pacifique. Celle-ci traverse le bassin en direction de l'Amérique du Nord. En arrivant près du continent, elle se divise en plusieurs branches, dont l'une forme le courant de Californie, courant froid de bord oriental qui se dirige vers le sud. Comme le courant des Canaries, le courant de Californie est associé à des remontées d'eaux profondes particulièrement importantes. Celles-ci contribuent à la forte productivité biologique des côtes de Californie et de Basse-Californie.

Au centre du Pacifique Nord se trouve une vaste région de circulation relativement lente et de faible productivité biologique appelée parfois "désert océanique subtropical". La convergence des eaux de surface y favorise l'accumulation de matières flottantes et de particules. Cette région est notamment célèbre pour l'existence de la zone d'accumulation de déchets du Pacifique Nord, souvent désignée sous le terme de Grande plaque de déchets du Pacifique (Great Pacific garbage patch). Ce "continent de plastique" de l'océan Pacifique, comme on l'appelle aussi parfois, n'est pas d'une une masse compacte de déchets, mais une vaste région dans laquelle les courants et la convergence subtropicale concentrent particulièrement les plastiques et autres débris flottants.

Le gyre subtropical de l'Atlantique Sud.
Le gyre subtropical de l'Atlantique Sud présente une circulation antihoraire. Il est constitué principalement par le courant sud-équatorial, le courant du Brésil, la dérive de l'Atlantique Sud et le courant de Benguela. Le courant sud-équatorial se dirige vers l'ouest dans les régions tropicales. À proximité de l'Amérique du Sud, une partie de ses eaux alimente le courant du Brésil, qui descend vers le sud le long de la marge orientale du continent. Le courant du Brésil est chaud et constitue le courant de bord occidental du gyre.

Plus au sud, le courant du Brésil entre en interaction avec le courant des Malouines (courant des Falkland) qui transporte des eaux froides vers le nord depuis les régions subantarctiques. La rencontre de ces deux masses d'eau crée une zone frontale très importante au large de l'Argentine et de l'Uruguay. Cette région est caractérisée par de forts gradients thermiques, une grande activité tourbillonnaire et une productivité biologique élevée. Le courant de Benguela, quant à lui, constitue le courant de bord oriental du gyre sud-atlantique. Il remonte vers le nord le long de la côte sud-ouest de l'Afrique et est fortement associé à l'upwelling côtier. La région de Benguela compte ainsi parmi les grands systèmes d'upwelling de la planète.

Le gyre subtropical du Pacifique Sud.
Le gyre subtropical du Pacifique Sud est également antihoraire. Il est formé notamment par le courant sud-équatorial, le courant des îles Salomon et de Nouvelle-Guinée, le courant est-australien, la dérive du Pacifique Sud et le courant de Humboldt (courant du Pérou). Le courant est-australien constitue le courant chaud de bord occidental. Il transporte vers le sud des eaux tropicales et subtropicales le long de la côte orientale de l'Australie. Il est fortement influencé par les variations saisonnières et interannuelles du climat du Pacifique.

À l'est, le courant de Humboldt transporte des eaux relativement froides vers le nord le long des côtes du Chili et du Pérou. Il est associé à un upwelling côtier particulièrement puissant, entretenu par les vents qui soufflent parallèlement à la côte et provoquent un transport d'Ekman éloignant les eaux de surface du continent. Des eaux profondes, froides et riches en nutriments remontent alors vers la surface. Ce mécanisme explique la productivité biologique exceptionnelle du système de Humboldt et l'importance mondiale des pêcheries péruviennes et chiliennes. Il constitue également un élément fondamental de la dynamique climatique du Pacifique tropical oriental.

Le gyre subtropical de l'océan Indien.
Le gyre subtropical de l'océan Indien présente une organisation plus complexe que celle des autres grands gyres, car il est limité au nord par le continent asiatique. La circulation de surface y est fortement influencée par les moussons. Dans le secteur sud de l'océan Indien, on retrouve néanmoins une circulation subtropicale antihoraire comprenant notamment le courant sud-équatorial, le courant des Aiguilles, le courant sud de l'océan Indien et le courant de retour associé aux systèmes de bord oriental. Le courant des Aiguilles constitue le puissant courant de bord occidental du bassin. Il longe la côte orientale de l'Afrique australe et transporte vers le sud des eaux chaudes de l'océan Indien tropical.

Le courant des Aiguilles est particulièrement important parce qu'une partie de ses eaux chaudes et salées pénètre périodiquement dans l'Atlantique Sud au large de la pointe méridionale de l'Afrique. Ce phénomène, appelé fuite des Aiguilles, joue un rôle dans les échanges entre les bassins océaniques et peut influencer la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique. Les eaux transportées par le courant des Aiguilles possèdent une température et une salinité relativement élevées, ce qui leur confère une importance particulière dans les bilans de chaleur et de sel de l'océan mondial.

Le courant des Aiguilles rencontre dans sa partie méridionale des conditions qui favorisent la formation de grands tourbillons et de structures méso-échelles. Il se rétrocourbe généralement vers l'est avant de rejoindre la circulation de l'océan Indien méridional. À l'est du bassin, les courants sont plus diffus et moins rapides que les courants de bord occidental. Cette asymétrie constitue, comme dans les autres bassins subtropicaux, une caractéristique fondamentale du gyre.

Les gyres polaires et subpolaires

Gyres polaires de l'hémisphère nord.
Les gyres polaires sont des systèmes de circulation océanique et atmosphérique situés aux hautes latitudes, autour des pôles. Dans l'atmosphère, les gyres polaires correspondent aux vortex polaires, de vastes zones de basse pression et de vents d'ouest qui tournent autour des pôles, surtout en hiver, et qui piègent l'air froid près des pôles. Ces vortex peuvent s'affaiblir et se déformer, laissant s'échapper des langues d'air froid vers les latitudes moyennes, ce qui provoque des vagues de froid en Amérique du Nord ou en Europe. Les gyres polaires océaniques se forment parce que les vents d'est polaires et la force de Coriolis poussent les eaux de surface vers le centre ou les bords des bassins polaires, mais leur circulation est fortement saisonnière et dépend de la couverture de glace de mer, de la température et de la salinité. Dans l'Arctique, la circulation de surface est aussi alimentée par les grands fleuves sibériens et canadiens qui apportent de l'eau douce, tandis que dans l'océan Austral, le gyre circumpolaire est renforcé par les forts vents d'ouest des latitudes subpolaires. 

Gyres subpolaires de l'hémisphère nord.
Les gyres subpolaires, situés entre les gyres subtropicaux et les gyres polaires, principalement dans l'Atlantique Nord et le Pacifique Nord, où la circulation tourne dans le sens inverse des gyres subtropicaux, c'est-à-dire cyclonique, avec des courants comme le courant du Labrador, le courant de l'Alaska ou le courant d'Oyashio, qui apportent des eaux froides et riches en nutriments vers le sud, favorisant des pêcheries très productives. 

Le gyre subpolaire de l'Atlantique Nord.
Le gyre subpolaire le plus important est celui de l'Atlantique Nord, qui occupe la région comprise entre l'Amérique du Nord, le Groenland, l'Islande et l'Europe du Nord-Ouest. Il tourne dans le sens cyclonique, c'est-à-dire antihoraire, contrairement aux gyres subtropicaux qui sont anticycloniques dans cet hémisphère et est alimenté par des eaux relativement chaudes et salées apportées par la dérive nord-atlantique, prolongement du Gulf Stream, qui remonte le long des côtes occidentales de l'Europe. En atteignant les hautes latitudes, ces eaux se refroidissent, se densifient et plongent dans les mers de Norvège, du Groenland et du Labrador, contribuant ainsi à la formation des eaux profondes de l'Atlantique Nord, qui constituent un moteur essentiel de la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique. Ce gyre comprend des courants de bord ouest et est particuliers : le courant du Labrador, froid et dirigé vers le sud le long des côtes du Canada, le courant de l'est du Groenland, qui transporte des eaux froides et des glaces vers le sud, et le courant d'Irminger, plus chaud, qui longe la côte ouest de l'Islande. Les interactions entre les eaux chaudes venues du sud et les eaux froides arctiques créent des fronts thermiques marqués et des zones de forte productivité biologique, notamment autour de l'Islande et du sud du Groenland.

Le gyre subpolaire du Pacifique Nord.
Le Pacifique Nord possède également un gyre subpolaire, mais son organisation est plus complexe et moins fermée que celle de l'Atlantique. Il tourne aussi dans le sens cyclonique et s'étend entre le détroit de Béring, l'Alaska, le Canada et la Russie orientale. Il est formé par le courant de l'Alaska, relativement tempéré, qui se dirige vers le nord-ouest, puis par le courant des Aléoutiennes qui ramène des eaux froides vers l'ouest, enfin par le courant du Kamtchatka et le courant d'Oyashio, qui descendent vers le sud en longeant la côte asiatique. Dans le Pacifique Nord subpolaire, la formation d'eau profonde est beaucoup plus limitée que dans l'Atlantique, en raison de la faible salinité des eaux de surface, qui empêche une densification suffisante malgré le refroidissement intense. Le gyre subpolaire du Pacifique est donc surtout un lieu d'échanges entre les eaux arctiques, les eaux tempérées et l'atmosphère, ainsi qu'une zone de production halieutique majeure, notamment en mer de Béring et autour des îles Aléoutiennes.

Les gyres subpolaire et  polaires de l'hémisphère Sud.
Le gyre supolaire et  les gyres polaires de l'hémisphère sud influencent fortement les échanges de chaleur, de carbone et de nutriments entre l'océan et l'atmosphère, et jouent un rôle crucial dans la régulation du climat mondial. Leur dynamique est également liée à la formation de la banquise antarctique et à la distribution des écosystèmes marins dans la région.

Dans l'hémisphère sud, la situation est très différente car aucun continent ne ferme les hautes latitudes : l'océan Austral forme un anneau continu autour de l'Antarctique. Il n'existe donc pas à proprement parler de gyres subpolaires fermés comparables à ceux de l'hémisphère nord; la circulation y est dominée par le courant circumpolaire antarctique (CCA), qui s'écoule d'ouest en est autour du continent antarctique. Ce courant est le plus puissant du monde en termes de transport de volume et il connecte les trois grands océans Atlantique, Indien et Pacifique.

Le courant circumpolaire antarctique est composé de plusieurs fronts océanographiques : le front subtropical, le front subantarctique, le front polaire et le front sud-antarctique. Le front polaire sépare les eaux froides antarctiques des eaux subantarctiques plus tempérées, et c'est à son niveau que se produisent de fortes remontées d'eaux profondes riches en nutriments, ce qui explique la très haute productivité biologique des eaux subpolaires australes.

Bien qu'il ne constitue pas un gyre à proprement parler, il est associé à des cellules de recirculation cycloniques et anticycloniques plus petites, notamment dans les mers de Weddell, de Ross et de Bellingshausen. Ces gyres sont formés par la combinaison des vents catabatiques, de la force de Coriolis et de la topographie sous-marine. Ils tournent dans le sens des aiguilles d'une montre (en raison de la force de Coriolis dans l'hémisphère sud) et contribuent à la formation d'eaux denses et froides qui s'enfoncent vers les profondeurs.

Au nord du CCA,  dans le Pacifique sud-est, il existe tout de même un gyre subpolaire. Il se situe autour du passage de Drake et de la mer de Scotia, mais il est moins connu et moins bien délimité que ses homologues du nord. De même, le sud de l'océan Indien ne présente pas de véritable gyre subpolaire fermé; il est traversé par le courant circumpolaire antarctique, avec des déviations locales autour des îles Kerguelen, Crozet et Heard. Ces îles perturbent le courant circumpolaire et génèrent des tourbillons et des zones de mélange intense qui modifient localement les propriétés physico-chimiques des eaux.

Dynamique des gyres et circulation océanique globale

Les gyres sont constitués de courants présentant des vitesses, des températures, des salinités et des profondeurs différentes. Les courants de bord occidental sont généralement rapides et profonds, tandis que les courants de bord oriental sont plus larges, plus lents et plus étroitement associés aux remontées d'eaux profondes. Cette asymétrie est fondamentale pour comprendre la distribution mondiale de la chaleur, des nutriments et de nombreuses espèces marines.

Les courants de bord occidental transportent principalement de la chaleur vers les hautes latitudes. Le Gulf Stream et le Kuroshio en sont les exemples les plus célèbres. Ils constituent des voies majeures de transfert de chaleur entre les régions tropicales et les régions tempérées. Leurs effets dépassent largement les zones directement parcourues par les courants. En modifiant les températures de surface de la mer, ils influencent les échanges de chaleur et d'humidité entre l'océan et l'atmosphère, ainsi que la formation et la trajectoire de certaines perturbations météorologiques.

À une échelle plus fine, les gyres sont parcourus par de nombreux tourbillons océaniques, appelés eddies. Ces structures peuvent être anticycloniques ou cycloniques, mesurer de quelques dizaines à plusieurs centaines de kilomètres et persister pendant plusieurs semaines ou plusieurs mois. Elles transportent de la chaleur, du sel, des nutriments et du carbone et contribuent au mélange des masses d'eau. Elles jouent donc un rôle essentiel dans la dynamique réelle des gyres, qui apparaît beaucoup plus complexe lorsqu'elle est observée à haute résolution.

La structure verticale des gyres.
La structure verticale des gyres est également essentielle. La circulation induite par le vent ne concerne pas uniquement une pellicule superficielle. Le mouvement de l'eau décroît avec la profondeur et sa direction varie progressivement sous l'effet de la force de Coriolis. Cette structure théorique est décrite par la spirale d'Ekman. Dans l'océan réel, la stratification, la turbulence, les différences de densité et les interactions avec les courants profonds modifient considérablement cette structure, mais le concept demeure fondamental pour comprendre le fonctionnement des gyres.

La convergence au centre des gyres subtropicaux est accompagnée d'une plongée lente des eaux dans ce que l'on appelle parfois la circulation d'Ekman subtropicale. L'eau accumulée à la surface tend à s'enfoncer progressivement dans la colonne d'eau. Cette convergence verticale contribue à la formation et au renouvellement de certaines masses d'eau intermédiaires. Elle constitue donc un mécanisme de transfert entre la circulation de surface et la circulation océanique intérieure.

Les gyres constituent ainsi de gigantesques systèmes de redistribution d'énergie. Les régions tropicales reçoivent davantage d'énergie solaire qu'elles n'en perdent, tandis que les hautes latitudes présentent un déficit radiatif. Les océans compensent en partie cette différence en transportant de la chaleur vers les régions tempérées et subpolaires. Les grands courants de bord occidental jouent dans ce transfert un rôle particulièrement important. Le Gulf Stream, le Kuroshio et leurs prolongements contribuent ainsi à la redistribution méridienne de la chaleur à l'échelle des bassins océaniques.

La relation entre les gyres et le climat est donc particulièrement étroite. Les températures de surface contrôlées par les courants modifient les échanges de chaleur sensible et latente avec l'atmosphère. Elles influencent également l'évaporation, l'humidité atmosphérique, la formation des nuages et certaines caractéristiques des précipitations. Les régions où les courants froids longent les continents peuvent notamment être associées à des atmosphères relativement stables et à des précipitations faibles. Les déserts côtiers de Namibie, d'Atacama et certaines régions de la côte occidentale de l'Amérique du Nord sont directement ou indirectement associés à la dynamique de ces courants froids et de leurs systèmes d'upwelling.

Gyres et variations climatiques.
Les gyres sont fortement influencés par les variations climatiques interannuelles et décennales. Dans le Pacifique, le phénomène El Niño–Oscillation australe modifie profondément la structure des vents, les températures de surface et les remontées d'eaux profondes. Lors d'un épisode El Niño, l'affaiblissement des alizés et le déplacement vers l'est des eaux chaudes du Pacifique tropical modifient la circulation générale du bassin et perturbent notamment le système de Humboldt. Lors des épisodes La Niña, la situation est généralement inversée, avec un renforcement des alizés et de l'upwelling dans le Pacifique oriental.

Les gyres sont également soumis à des variations saisonnières. La circulation atmosphérique change au cours de l'année, ce qui modifie l'intensité des contraintes exercées par le vent sur l'océan. L'océan répond avec un certain délai en raison de son inertie thermique et dynamique. Dans l'océan Indien, ces variations sont particulièrement spectaculaires en raison de l'alternance des moussons d'été et d'hiver. La circulation de surface peut alors changer de direction sur certaines régions tropicales, ce qui distingue profondément l'océan Indien des bassins subtropicaux de l'Atlantique et du Pacifique.

Gyres et productivité biologique.
Les courants de bord oriental contribuent au transfert d'eaux froides vers les basses latitudes. Le courant des Canaries, le courant de Californie, le courant de Benguela et le courant de Humboldt constituent les principaux exemples. Leur dynamique est intimement liée à l'upwelling. Dans ces régions, l'eau de surface est déplacée vers le large par le transport d'Ekman, ce qui permet à des eaux plus profondes de remonter. Ces eaux apportent des nitrates, des phosphates, du fer et d'autres éléments nutritifs indispensables au phytoplancton.

Les zones centrales des gyres subtropicaux sont généralement pauvres en nutriments parce que la convergence des eaux de surface et la stratification verticale limitent les échanges avec les profondeurs. Elles appartiennent aux grandes régions oligotrophes des océans mondiaux. À l'inverse, les marges orientales des bassins, où les courants de bord oriental favorisent l'upwelling, figurent parmi les zones marines les plus productives de la planète. Une grande partie des pêcheries mondiales est ainsi concentrée à proximité de ces systèmes.

Les gyres jouent également un rôle majeur dans le cycle du carbone. Le phytoplancton absorbe du dioxyde de carbone atmosphérique par photosynthèse. Une partie de la matière organique produite est ensuite exportée vers les profondeurs par la pompe biologique de carbone. Dans les gyres subtropicaux, la faible disponibilité en nutriments limite souvent cette production biologique, mais ces régions participent néanmoins aux échanges de carbone entre l'atmosphère et l'océan. Les courants et les fronts océaniques contribuent également à redistribuer le carbone dissous et la matière organique.

Les courants.
Les courants associés aux gyres connaissent eux aussi des variations. Leur position peut changer, leur intensité peut augmenter ou diminuer et certains peuvent se diviser ou fusionner avec d'autres structures. Les instabilités des grands courants de bord occidental produisent notamment des méandres et des tourbillons. Le Gulf Stream, le Kuroshio et le courant des Aiguilles sont particulièrement connus pour cette activité méso-échelle. Les fronts qu'ils forment peuvent ainsi se déplacer considérablement au cours du temps.

Les gyres participent également au transport des organismes marins. Les larves, le plancton, les poissons et certains invertébrés sont soumis aux courants et peuvent être transportés sur de grandes distances. Les courants jouent ainsi un rôle dans la dispersion géographique des espèces, la connectivité des populations et la structure des écosystèmes. Ils peuvent aussi transporter des organismes non indigènes vers de nouvelles régions, contribuant parfois à l'établissement d'espèces invasives.

Le transport de matériaux flottants constitue une autre conséquence importante. Les objets plastiques, hydrocarbures, bois flottés et autres débris peuvent être entraînés par les courants et se concentrer dans les régions de convergence des gyres subtropicaux. La faible vitesse de certaines circulations centrales permet à ces matériaux de persister longtemps dans l'environnement marin. Les plastiques se fragmentent progressivement sous l'action du rayonnement ultraviolet, de l'oxydation et de l'abrasion mécanique, donnant naissance à des microplastiques qui peuvent être incorporés aux réseaux trophiques.