• Comprendre les marées

    Comprendre les marées

     

     

    Les marées sont un phénomène beaucoup plus complexe qu’on ne le pense généralement.
    Elles dépendent très fortement du lieu où l’on se trouve et contrairement aux idées reçues ne sont pas totalement périodiques : différences d’amplitudes à travers le monde (Baie de Fundy, marées de 16m ; Mer Noire, marées de 1m environ), différences aussi de périodicité (1 ou 2 marées par jour).
    A travers cet exposé, nous allons découvrir l’origine des marées, expliquer le principe de modélisation des océans, nous interroger sur les variations du niveau des océans et proposer des ressources pour obtenir les coefficients et les horaires des marées.
    Approche théorique du phénomène

     

    Description des marées

     

     

    Les marées sont en premier lieu une variation d’apparence cyclique de la hauteur d’eau. La plus grande responsable de ce phénomène est la lune et sa force d’attraction gravitationnelle qui s’applique en tous points de la Terre. Le soleil n’est responsable que dans une moindre mesure puisque la force qu’il induit ne représente que 45% de celle de la Lune.
    Le décalage des horaires des marées de 50 mn par jour s’explique par la mise en évidence de ces forces. En effet, ce décalage correspond à la différence entre les heures de passages successifs de la lune dans le plan méridien (àla verticale du lieu passant par les deux pôles).
    La périodicité apparente de 14 à 15 jours et les correspondances avec les phases de la lune des périodes de vives-eaux et de mortes-eaux sont des demi-lunaisons, elles correspondent aux conjonctions ou aux oppositions de la lune et du soleil.
    La force génératrice des marées engendrée par la Lune est donc la différence entre la force centrifuge et la force d’attraction gravitationnelle de la Lune. Au centre de la Terre, cette force est nulle puisque la Lune et la Terre ne s’éloignent ni ne se rapprochent l’une de l’autre.
    La force d’inertie est identique en tous points de la Terre.
    La force d’attraction gravitationnelle varie avec l’inverse du carré de la distance entre les points considérés. A la surface de la Terre, la différence entre ces deux forces est non nulle. La force générée par un astre est donc maximale lorsque l’astre se trouve au zénith ou au nadir (opposé du zénith) et minimale lorsque l’astre se trouve à l’horizon.
    Pour appréhender totalement le phénomène des marées, il suffit alors d’ajouter les deux résultantes des astres ayant les plus fortes interactions avec la Terre : la Lune et le Soleil. Les forces engendrées par les autres planètes pouvant être ignorées.

     

    Autres facteurs influents

     

     

    Mais alors, me direz-vous, comment s’expliquent les grandes différences locales d’amplitude comme par exemple entre La Rochelle et La baie du Mont Saint-Michel ? En effet, les équations hydrodynamiques mises en place à partir de cette force génératrice n’expliquent pas et ne rendent pas compte de ces différences.

     

    Comprendre les marées (1)Le port de Diélette

    Comprendre les marées (2)

     

    Théoriquement les masses d’eau devraient osciller avec la même période que la force génératrice (oscillations forcées). Mais la force génératrice des marées engendre des ondes qui se propagent l’inégalement en fonction du milieu, de la profondeur et de la température. Elle se renforce donc ou s’atténue selon les endroits.
    A cela s’ajoute près des côtes un phénomène de rétention assimilable à une force de frottement avec le fond marin. Et la hauteur d’eau étant faible, la marée, la marée elle-même influence la propagation de ces ondes qui se propagent plus vite lors des pleines mers. Les équations ne sont alors plus linéaires à cause de l’importance de la hauteur d’eau.
    Il est aussi à signaler l’importance tout particulièrement pour l’ostréiculture, du facteur météorologique qui en plus des variations dans l’espace décrites ci-dessus introduisent des variations dans le temps et peuvent fausser les prévisions établies de longue date. Ainsi, lors de la tempête du 27 décembre 1999, la haute mer fut d’au moins 30 degrés supérieure aux prévisions.

     

    Principe de la modélisation

    Description

    Afin de prévoir le plus finement possible les marées, le Shom utilise une méthode comparable à celle utilisée en météorologie. L’océan est découpé en mailles (cf. schéma ci-contre). Ensuite en connaissant le volume de chaque maille, la différence de volume entre l’eau qui entre et l’eau qui sort donne la hauteur d’eau dans chacune des mailles (principe de conservation). Pour calculer cela on applique le principe fondamental de la dynamique avec :
    Les forces de pressions dues aux différences de hauteur d’eau dans les mailles voisines.
    les forces de Coriolis (dues à la rotation de la Terre).
    Les forces de freinage (rétention) L’ensemble des mailles étant interdépendantes, le problème se résout de manière globale à l’aide de calculateur. La précision obtenue dépend de la précision des données de bathymétrie (mesure de la hauteur d’eau) et de la taille des mailles utilisées.

     

    Variations du niveau des océans
    La difficulté de cette question qui divise les foules (chercheurs comme citoyens lambda) réside dans la quantification des nombreux facteurs qui interviennent. Les chiffres qui suivent doivent donc être pris comme des ordres de grandeurs plutôt que comme des vérités absolues.
    Il faut savoir que la hausse du niveau des mers n’est pas une chose nouvelle puisque depuis la dernière glaciation, il y a 21000 ans, le niveau des océans a augmenté de 120 m. Cette hausse semble s’être ralentie ces 2000 dernières années (0,1mm) pour reprendre de plus belle il y a peu (1 mm par an).
    Voici les différents facteurs intervenus dans l’élévation du niveau des mers au XX° siècle :
    Recul des glaciers : 1 à 4 cm
    Fonte de la calotte glacière (Pôle Nord et Groenland) : 1 cm ; Antarctique : -2 à 0 cm.
    Déglaciation entamée avec la fin de la période glacière : 5 cm
    Dilatation thermique des océans : 3 à 7 cm
    Fonte des pergélisols : 0,5 cm
    Activités humaines : -2,5 cm à +0,5 cm D’où un bilan total de 10 à 20 cm.

     

     

    On remarque que le réchauffement climatique est selon ce schéma le principal responsable de l’élévation du niveau des océans puisqu’il influe sur leur dilatation thermique et sur la fonte des glaciers. Une accentuation du réchauffement climatique peut donc faire craindre une hausse plus importante pour le XXI° siècle.
    Ismaël Bernard, nous a aimablement fourni ces quelques explications sur les marées, issues de son site www.ostrea.org . Je lui réitère mes remerciements.

     

    Une vidéo pour vous aider à comprendre un peu mieux cette conjugaison compliquée :  soleil, lune, terre et océans.

     

     

     

    Obtenir les horaires et les coefficients des marées
    L’organisme officiel chargé de calculer les coefficients et les horaires des marées est le Shom (Service Hydrographique et Océanographique de la Marine) : Horaires et coefficients des marées à 7 jours.

    Et si vous n’avez toujours pas la réponse à votre question, visitez la FAQ du Shom sur les marées.

    L’Ifremer (Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la MER) a fait de même : Page explicative de l’Ifremer Enfin, je crois me souvenir qu’il existe un logiciel gratuit pour calculer les marées, voici le lien direct Marée dans le monde

    Comprendre les marées (3)

     

     

     

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