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B.28 - Influence maritime : Différence entre versions
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| + | * qi est la vitesse angulaire de l'onde élémentaire ; | ||
| + | * V0,i est la valeur de l'argument astronomique pour t = 0. | ||
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| + | Chaque port a un spectre de marée caractéristique. Pour les sites où la marée est importante, la prise en compte de plus d'une centaine d'ondes composantes peut être nécessaire pour un calcul précis. | ||
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| + | * l'onde M2 est la marée générée par la "Lune moyenne", astre fictif animé d'un mouvement uniforme sur une orbite circulaire située dans le plan de l'équateur et ayant la même période de révolution que la Lune réelle. Cette marée présente deux pleines mers et deux basses mers par jour lunaire (24 h 50 min) ; | ||
| + | * l'onde S2 représente la marée due au "Soleil moyen", astre fictif animé d'un mouvement uniforme, sur une orbite circulaire située dans le plan de l'équateur et ayant même période de révolution que le Soleil réel. Elle représente deux pleines mers et deux basses mers par jour solaire (24 h). | ||
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| + | * l'onde K1 a pour origine les variations de déclinaison de la Lune et du Soleil. Elle est marquée par une pleine mer et une basse mer par jour sidéral (23 h 56 min) ; | ||
| + | * l'onde O1 est induite par les variations de déclinaison de la Lune. Elle présente une pleine mer et une basse mer par jour lunaire. | ||
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| + | == Les surcotes et décotes == | ||
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| + | Les termes surcote et décote, désignent les différences entre le niveau marin observé et le niveau marin qui existerait en présence de la marée astronomique seule. Lorsque cette différence est positive, on parle de surcote ; lorsqu'elle est négative, de décote. | ||
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| + | Une surcote a principalement une origine météorologique : elle est générée lors du passage d'une dépression. Elle peut avoir également d’autres origines : vagues, seiches, tsunamis… | ||
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| + | === Surcotes d'origine météorologique === | ||
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| + | Le passage d'une dépression provoque un échange d’énergie entre l’atmosphère (vent et variations de pression atmosphérique) et l’océan. Physiquement, l’atmosphère agit de deux façons sur la surface de l’océan : | ||
| + | * le niveau marin réagit en baromètre inversé à la pression atmosphérique. Le niveau de la mer s’adapte au poids de l’atmosphère qu’il supporte : la surface océanique se soulève lorsqu’une atmosphère plus légère la surplombe (dépression). La pression moyenne standard au niveau de la mer est d’environ 1013 hPa, c'est celle de la marée prédite. Une diminution de 1 hectopascal entraîne une augmentation du niveau de la mer d’à peu près 1 centimètre, et inversement. | ||
| + | * l’action des vents se combine fréquemment à celle de la pression atmosphérique pour amplifier la valeur et les effets des décotes ou des surcotes. Un vent établi poussant les eaux de surface vers le large provoque une baisse du niveau de la mer près des cotes (décote) : c’est un vent de reflux. Inversement, un vent d’afflux, qui pousse les eaux de surface vers la côte, provoque une montée du niveau d’eau près de celle-ci (surcote). | ||
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| + | La pression atmosphérique et le vent ne sont pas les seuls facteurs à jouer un rôle dans la génération des surcotes et décotes; les interactions avec la marée et la houle peuvent aussi agir sur l'amplification du phénomène. À la côte, le déferlement de la houle peut également induire une élévation supplémentaire du niveau marin. | ||
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| + | === Le phénomène de seiche === | ||
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| + | Les seiches se produisent de manière fréquente dans certains ports. Les seiches sont des oscillations qui correspondent à des résonances fortes dont la période, caractéristique du port, peut varier entre quelques dizaines de secondes et quelques minutes. | ||
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| + | * la hauteur maximale de crête à creux de 1 mètre ; | ||
| + | * l’atténuation de moitié au bout de 4 heures ; | ||
| + | * la fin de l'épisode au bout de 8 heures ; | ||
| + | * les périodes des oscillations comprises entre 11 et 13 min. | ||
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Version du 4 septembre 2014 à 16:42
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La marée astronomique
La marée est la variation du niveau de la mer due à l'effet conjugué des forces de gravitation des astres. Les principaux astres en termes d'influence sont la Lune et le Soleil.
Sur l'Océan Atlantique, on observe deux cycles de marée par jour lunaire (24 h 50 min). Le niveau le plus élevé atteint par la mer au cours d'un cycle est appelé pleine mer (PM) ou « marée haute ». De même, le niveau le plus bas se nomme basse mer (BM) ou « marée basse ». Le flux ou flot désigne le mouvement montant, le reflux ou jusant correspond au mouvement descendant.
Le coefficient de marée
La marée étant générée par la Lune et le Soleil, les actions de ces deux astres peuvent s'ajouter ou se contrarier selon leurs positions relatives. Les variations de hauteur d'eau sont conditionnées par les phases de la Lune : Marée de vive-eau : lors des phases de pleines et nouvelles lunes (syzygies), les trois astres sont alignés, les forces s'additionnent et les marées sont importantes (Fig.2.a et 2.c). Marée de morte-eau : lors des phases de premiers et derniers quartiers de la lune (quadratures), trois astres forment un angle droit, les forces se contrarient, les marées sont faibles (Fig. 2.b et 2.d).
Les vives-eaux et mortes-eaux interviennent avec un certain retard par rapport aux syzygies et aux quadratures. Ce retard est l'âge de la marée, d'environ 36 heures en France (Fig. 1).
En France, on associe à l'amplitude de l'oscillation de la marée semi-diurne, un coefficient dit coefficient de marée. Le coefficient est calculé pour une pleine mer. C'est un nombre sans dimension compris entre 20 et 120 et qui varie peu d'un jour sur l'autre (Tab. 1). Par convention, le coefficient 100 est attribué au marnage semi-diurne moyen lors des vives-eaux voisines des équinoxes (21 mars, 21 septembre).
Le zéro hydrographique
Les hauteurs de marée sont indiquées en France par rapport au zéro hydrographique qui est voisin du niveau le plus bas que peut atteindre théoriquement la mer, soit le niveau de la mer au moment de la basse mer d'une marée de coefficient 120 (coefficient de marée le plus élevé).
Le zéro hydrographique – ou zéro des cartes marines – est le niveau de référence des cartes marines et des annuaires de marée. C’est l’équivalent en mer de la surface de référence des altitudes à terre portées sur les cartes de l’IGN.
La prédiction des marées
En France, le service chargé de prédire les marées est le service hydrographique et océanographique de la marine (SHOM). Ce service a mis au point des modèles permettant de calculer les horaires et les hauteurs des marées futures, à partir des observations effectuées. Depuis 1991, il utilise la formule suivante :
- Z0 est le niveau moyen, rapporté au zéro des cartes, autour duquel oscille le niveau de l'eau ;
- Ai et Gi, appelées constantes harmoniques, sont respectivement l'amplitude et la situation à Greenwich de l'onde élémentaire et ne dépendent que du port considéré ;
- qi est la vitesse angulaire de l'onde élémentaire ;
- V0,i est la valeur de l'argument astronomique pour t = 0.
Chaque port a un spectre de marée caractéristique. Pour les sites où la marée est importante, la prise en compte de plus d'une centaine d'ondes composantes peut être nécessaire pour un calcul précis.
Les composantes les plus importantes sont les suivantes : - composantes semi-diurnes :
- l'onde M2 est la marée générée par la "Lune moyenne", astre fictif animé d'un mouvement uniforme sur une orbite circulaire située dans le plan de l'équateur et ayant la même période de révolution que la Lune réelle. Cette marée présente deux pleines mers et deux basses mers par jour lunaire (24 h 50 min) ;
- l'onde S2 représente la marée due au "Soleil moyen", astre fictif animé d'un mouvement uniforme, sur une orbite circulaire située dans le plan de l'équateur et ayant même période de révolution que le Soleil réel. Elle représente deux pleines mers et deux basses mers par jour solaire (24 h).
- composantes diurnes :
- l'onde K1 a pour origine les variations de déclinaison de la Lune et du Soleil. Elle est marquée par une pleine mer et une basse mer par jour sidéral (23 h 56 min) ;
- l'onde O1 est induite par les variations de déclinaison de la Lune. Elle présente une pleine mer et une basse mer par jour lunaire.
Les surcotes et décotes
Les termes surcote et décote, désignent les différences entre le niveau marin observé et le niveau marin qui existerait en présence de la marée astronomique seule. Lorsque cette différence est positive, on parle de surcote ; lorsqu'elle est négative, de décote.
Une surcote a principalement une origine météorologique : elle est générée lors du passage d'une dépression. Elle peut avoir également d’autres origines : vagues, seiches, tsunamis…
Surcotes d'origine météorologique
Le passage d'une dépression provoque un échange d’énergie entre l’atmosphère (vent et variations de pression atmosphérique) et l’océan. Physiquement, l’atmosphère agit de deux façons sur la surface de l’océan :
- le niveau marin réagit en baromètre inversé à la pression atmosphérique. Le niveau de la mer s’adapte au poids de l’atmosphère qu’il supporte : la surface océanique se soulève lorsqu’une atmosphère plus légère la surplombe (dépression). La pression moyenne standard au niveau de la mer est d’environ 1013 hPa, c'est celle de la marée prédite. Une diminution de 1 hectopascal entraîne une augmentation du niveau de la mer d’à peu près 1 centimètre, et inversement.
- l’action des vents se combine fréquemment à celle de la pression atmosphérique pour amplifier la valeur et les effets des décotes ou des surcotes. Un vent établi poussant les eaux de surface vers le large provoque une baisse du niveau de la mer près des cotes (décote) : c’est un vent de reflux. Inversement, un vent d’afflux, qui pousse les eaux de surface vers la côte, provoque une montée du niveau d’eau près de celle-ci (surcote).
La pression atmosphérique et le vent ne sont pas les seuls facteurs à jouer un rôle dans la génération des surcotes et décotes; les interactions avec la marée et la houle peuvent aussi agir sur l'amplification du phénomène. À la côte, le déferlement de la houle peut également induire une élévation supplémentaire du niveau marin.
Le phénomène de seiche
Les seiches se produisent de manière fréquente dans certains ports. Les seiches sont des oscillations qui correspondent à des résonances fortes dont la période, caractéristique du port, peut varier entre quelques dizaines de secondes et quelques minutes.
Exemple 1. Les hauteurs d'eau observées par le marégraphe de Royan, dans la nuit du 15 au 16 février 2011, sont représentées par la figure 3. Les principales caractéristiques de la seiche qui sont déductibles du marégramme sont :
- la hauteur maximale de crête à creux de 1 mètre ;
- l’atténuation de moitié au bout de 4 heures ;
- la fin de l'épisode au bout de 8 heures ;
- les périodes des oscillations comprises entre 11 et 13 min.
