LES MARÉES ET LE COURANT

La marée est le phénomène qui fait varier périodiquement le niveau des mers.

Quand la marée est haute sur une zone, elle est basse sur une autre (généralement à un quart de la circonférence terrestre), ce qui provoque le déplacement d'énormes masses d'eau.

D'autres facteurs interviennent dans le courant, notamment les gradients thermiques (ex. le Gulf Stream), mais la plupart des courants peuvent être calculés avec précision en utilisant le mouvement des marées.

Sur certains plans d'eau reliés à la mer par d'étroits goulets, si la marée descend (ou monte) plus vite que le débit des goulets ne permet à l'eau de sortir (ou entrer), il peut y avoir un mascaret (escalier sur l'eau). Par exemple dans le Golfe du Morbihan.

Avant de commencer les calculs de courants, nous devons maîtriser les calculs de marée.

Une marée est définie par les heures de haute et de basse mer et les hauteurs de haute et basse mer.

La marée montante s'appelle le Flux ou le Flot. La marée descendante s'appelle le Reflux ou le Jusant.

On appelle la hauteur marée, la hauteur d'eau (h_i) au-dessus du zéro des cartes à une heure donnée (t_i).

Le graphique ci-dessous explique les différents termes que nous emploierons pour désigner les différentes caractéristiques de la marée :

On Appelle Pleine Mer (PM) le moment où la hauteur marée est à son maximum (pour une marée donnée) et Basse Mer (BM) le moment où elle est à son minimum.

On appelle l' Étale l'intervalle de temps à PM ou à BM où la hauteur marée reste presque constante. Pendant une étale, le courant est généralement nul avant de changer de sens. On considère généralement (suivant le coefficient et le lieu) qu'une étale dure de 30 mn à 1 h.

La différence entre la hauteur de Basse Mer et la hauteur de Pleine Mer pour une même marée sera le Marnage.

On appelle Amplitude la différence de hauteur d'une marée avec le niveau moyen, donc approximativement : Amplitude = ½ Marnage.

Une marée de Vives Eaux a un marnage important. Une marée de Mortes Eaux a un faible marnage.

Le Coefficient (C) de la marée est un chiffre qui varie entre 20 pour les plus petites marées de Mortes Eaux à 120 pour les plus grandes marées de Vives Eaux.

Il y a en certains lieux ce que l'on appelle des « anomalies » car la marée s’y comporte de façon différente, mais toujours prévisible et calculable.

Par exemple à Poole Harbour (Ouest du Solent) il y a deux marées hautes consécutives et très proches (l’eau ne descend presque pas entre les deux) pour une seule marée basse et pour un cycle total normal semi-diurne (ce sont encore les Anglais qui se distinguent !).

- Les forces gravitationnelles de la lune et du soleil : F= k . M / r ² (Force exercée au centre de gravité sur une masse unité par un astre de masse M).

Les marées se renouvellent périodiquement. Plusieurs équations périodiques interviennent :

La rotation journalière de la terre : Une pleine Mer a lieu 50 mn plus tard tous les jours (id. pour la Basse Mer)

La Révolution Synodique (appelée aussi le mois lunaire qui est de 29 j 12 h 43 mn) qui régit les Vives Eaux et les Mortes Eaux.

La période annuelle de la terre autour du soleil avec ses points remarquables aux 2 équinoxes et aux 2 solstices.

Aux Équinoxes les marées sont de forte amplitude et aux Solstices elles sont de fable amplitude.

Et enfin le SAROS (ou période séculaire) qui est la période astronomique de l'ensemble [Lune + Terre + Soleil] et qui vaut 18 ans et 11 jours.

De plus, le plan de rotation de la lune étant incliné par rapport au plan de l'équateur de la terre, les forces ne sont pas toujours alignées. La déclinaison de la lune influencera les marées :

Sur les cartes marines, les « lignes de sonde » indiquent la profondeur de l’eau.

Attention : Les chiffres soulignés et entre parenthèses indiquent des fonds découvrants, c’est à dire hors de l’eau à marée basse. Ils devront être comptés en négatif dans le calcul sous peine de graves problèmes.

La hauteur d’eau indiquée sur la carte marine (hauteur sonde) qui est la plus petite qu’il est possible de trouver par basse mer de vives eau. L’eau ne descendra jamais en dessous de ce niveau. Si le chiffre est souligné et entre parenthèses, c’est que la zone découvre de la valeur indiquée.

Ensuite, il faudra ajouter à la sonde lue sur la carte la hauteur d’eau calculée pour le lieu et l’heure considérée.

Attention aux cartes anglaises sur lesquelles la hauteur sonde indiquée est une sorte de hauteur moyenne source d'erreurs de calculs.

Pour avoir la hauteur d'eau réelle en un lieu et à une heure donnés, il faut ajouter à la sonde carte la hauteur marée calculée pour un lieu et une heure donnés.

On lit directement les heures de haute et de basse mer et les hauteurs de haute et basse mer ainsi que le coefficient sur l'annuaire des marées.

Pour connaître la hauteur marée à une heure précise, il faudra interpoler entre ces deux valeurs.

On peut soit faire le calcul exact en utilisant les formules trigonométriques, soit utiliser une approximation appelée la règle des douzièmes :

Pour connaître l'heure (t_i) à laquelle on aura une hauteur donnée (h_i), on appliquera :

La règle dit que la première heure marée tm, la hauteur varie de 1 dz, la 2^èmetm de 2 dz, la 3^èmetm de 3 dz, la 4^èmetm de 3 dz, la 5^èmetm de 2 dz et la 6^èmetm de 1 dz.

On obtient donc 6 segments de droite (comme vu sur l'animation ci-dessus) très proches de la courbe réelle.

Ensuite on peut interpoler facilement sur un segment par une simple règle de trois.

L'onglet [Règle des Douzièmes] du tableau de calcul EXCEL à la fin du chapitre suivant permet de comparer les résultats obtenus par les 2 méthodes de calcul.

Nous avons vu que pour calculer n'importe quel point, à n'importe quelle heure d'une marée, il suffisait d'avoir les quatre paramètres :

h_PM la hauteur de pleine mer, t_PM l'heure de pleine mer, h_BM la hauteur de basse mer et t_BM l'heure de basse mer.

Dans les annuaires nous trouvons ces données seulement pour les ports principaux.

Pour les autres lieux, il faudra calculer ces 4 valeurs en appliquant des corrections aux données du port principal auquel ce lieu est rattaché.

Pour connaître les paramètres de St.Peter, on prendra ceux de St.Malo auxquels on appliquera une correction.

Dans les colonnes Pleine Mer et Basse Mer, nous avons les sous-colonnes VE et ME.

Pour le port principal (ici St.Malo) nous avons dans chacune de ces 4 colonnes les heures de 2 marées caractéristiques. Par exemple les plus basses mers de vives eaux à St.Malo ont eu lieu à 2 h 56 et 14 h 56.

ATTENTION aux références de l'heure. Dans cet exemple nous supposons que toutes les heures sont en TU + 1.

Dans certains ouvrages comme l’Almanach du Marin Breton, les heures des marées caractéristiques du port de référence sont en TU.

Les heures de marées réelles du jour considéré sont en heure légale (TU + 2 l'été).

Donc dans ce cas il y a une correction de 2 heures à appliquer afin de faire un calcul cohérent.

Si l'heure de la basse mer qui nous intéresse est à ± 2 h d'un de ces chiffres, nous appliquerons les corrections d'heure de Vives Eaux pour la basse mer, c'est-à-dire - 16 mn sur l'heure de basse mer

Si l'heure de la basse mer qui nous intéresse est à ± 2 h d'un des chiffres de la colonne ME (7 h 49 et 19 h 49), nous appliquerons les corrections d'heure de Mortes Eaux eaux pour la basse mer, c'est-à-dire + 6 mn sur l'heure de basse mer.

Si l'heure de la basse mer qui nous intéresse ne tombe à ± 2 h d'aucun des chiffres des colonnes VE et ME, nous appliquerons la moyenne des corrections VE et ME eaux pour la basse mer, c'est-à-dire (+ 6 - 16) / 2 = - 5 mn sur l'heure de basse mer.

Pour la haute mer nous procéderons de même avec les chiffres ME et VE des colonnes Pleine Mer.

Dans tous les cas, VE, ME ou entre les deux, on fera une règle de trois par rapport aux hauteurs d'eau des marées caractéristiques du port principal.

Pour corriger de hauteur de basse mer de St.Peter, on a les 2 hauteurs caractéristiques avec leurs corrections :

Pour corriger la hauteur de pleine mer on utilise la même formule avec les chiffres des colones de pleine mer et la hauteur d’eau de pleine mer à St.Malo.

Nous appliquerons les corrections obtenues aux quatre paramètres h_PM , t_PM , h_BM , t_BM de St.Malo pour obtenir les paramètres h_PM , t_PM , h_BM , t_BM de St.Peter.

Le tableau ci-dessous permet de calculer automatiquement les marées heure par heure sur n'importe quel port principal ou rattaché pour une période de plusieurs jours.

Il permet aussi d'avoir les intervales de temps de passage possible au-dessus d'un seuil ou d'un haut fond.

Ils sont dus à l’inégale répartition des températures et des densités de l’eau sur le globe.

Ces courants étant parfaitement connus et quasi constants sont généralement incorporés dans les courants de marée indiqués sur les cartes.

Ils dépendent essentiellement du vent et ne sont donc pas indiqués sur les cartes.

Si le vent est important il ne faut plus les négliger. Dans nos eaux leur vitesse sera d'environ deux centièmes de celle du vent.

Un courant de dérive s’étend jusqu’à une certaine profondeur dépendant de la latitude et de la vitesse du vent.

- Si la profondeur de la mer est supérieure à P, en surface (c’est ce qui nous intéresse) le courant de dérive porte à 45° à droite de la direction du vent dans l’hémisphère Nord (à gauche dans l’hémisphère Sud).

L’angle augmente avec la profondeur jusqu’à plus de 180° en même temps que sa vitesse diminue.

- Si la profondeur de la mer est inférieure à P, le courant de dérive porte dans le même sens que le vent.

Ils sont totalement prévisibles et facilement calculables en fonction du lieu et de l’heure.

Pour les calculer, nous pouvons soit utiliser les cartes de courant, soit les zones repérées sur la carte marine.

Les courants variant avec la marée, les cartes de courant sont données d'heure en heure par rapport à la marée d'un port principal.

La carte ci-dessous est repérée par rapport aux marées de Brest et de Cherbourg. Que l'on utilise une référence ou l'autre les résultats seront identiques.

Nous utiliserons les informations de courant dont la flèche se trouve la plus près de notre position.

Les indications "27,48" signifient : 2,7 nds par ME et 4,8 nds par VE. Le plus fort courant correspond toujours aux VE.

Nous allons utiliser le coefficient de la marée (Enfin ! on commençait à se demander s'il servait un jour à quelque chose !).

La méthode ci-dessous donne une approximation rapide généralement suffisante :

La vitesse donnée dans la colonne ME correspond à une Morte-Eau moyenne de 45.

Le tableau ci-dessous permet de calculer automatiquement le courant heure par heure en n'importe quel lieu pour une période de 4 jours.

C'est tout, nous connaissons sa vitesse et sa position, nous pouvons maintenant tracer notre route.

Par exemple sur la carte SHOM n° 6966S « des Héaux de Bréhat au Cap Lévi », nous avons 19 zones nommées A à S. Dans le bas de la carte se trouve la table des courants. Ci-dessous un extrait de cette table :

Pour utiliser cette table, on commence par situer sur la carte dans quelle zone on se trouve. Puis on se situe par rapport à l'heure de la PM de St.Malo, entre 6 h avant et 6 h après afin de choisir la ligne à utiliser.

Dans le cadre correspondant à notre zone de navigation et sur la ligne choisie, on trouve d'abord un premier chiffre en caractères gras. C'est la direction du courant. Si la case est vide, le courant porte au zéro (plein Nord).

Les 2 chiffres suivants correspondent aux vitesses courant en VE et en ME. Le plus fort courant correspond toujours aux VE. On utilisera le coefficient de marée pour déterminer la bonne vitesse :

Nous nageons à l'Est d'Aurigny dans la zone notée <D> sur la carte. Nous sommes 1 h avant la PM de St.Malo. Le coefficient est de 95.

Il suffit de prendre sur la carte la ligne 1 h avant PM (la 6^ème ligne), dans les colonnes de la zone <D>, nous lisons que le courant porte au 35°.

Les 2 chiffres suivant nous indiquent qu'en ME, la vitesse du courant est de 1,3 nds, en VE de 3,2 nds.

De même qu'au paragraphe précédent, un calcul plus exact peut-être fait pour la vitesse en utilisant la même formule ou le même tableau de calcul.

Si l'on veut une plus grandes précision, on peut calculer le même courant par rapport à des références différentes qui correspondent à des heures différentes. Ensuite il suffit d'imbriquer entre eux touts les tableaux de valeurs obtenus en un seul tableau.

Le tableau ci-dessous est unemple de cette méthode permettant de calculer automatiquement le courant du Raz-Blanchard (Cap de la Hague) pour une période de 4 jours en utilisant les références de St. Malo et de Cherbourg.

Les deux méthodes de calcul sont valables mais ne couvrent pas le même champ d'application.

L'utilisation des zones de courant de la carte donne le courant moyen global dans toute une zone. À utiliser en pleine eau.

Les cartes des courant détaillent mieux les variations locales du courant à proximité des reliefs des côtes, des îles et de tout ce qui peut perturber l'écoulement de l'eau. À utiliser absolument à proximité des côtes, dans les caps, etc...

Pour plus de précision, on peut utiliser la méthodes du calcul à plusieurs références.

Le tableau ci-après est un exemple de préparation d'une traversée de la Manche.

Au large, la découpe de la Manche en 2 grandes zones, le donne une précision suffisante à la navigation. À l'approche de l'île de Wight, il faudra être plus précis, avec un calcul pour le Sud de Wight et un autre pour le Nord, le Solent.