Marées et courantsPrises en compte en mécomptes en navigation

AVO janvier 2011

par Max Le Nir

Les marées

• Un phénomène oscillatoire • Des ventres et des nœuds• Les méthodes de calcul• De la nécessité d’un pied de pilote• Introduction au phénomène de marée :

– http://www.youtube.com/watch?v=h3mcc1sXUN4

Les marées, un phénomène oscillatoire Les marées sont des oscillations périodiques , sous l’influence des

des corps célestes, principalement de la Lune et du Soleil Maxi 16 m en baie de Fundy , au Canada entre la Nouvelle-Écosse

et le Nouveau-Brunswick

Les marées, des ventres et des noeuds Des nœuds et des ventres : ex. les piscines à vague Importance de la géométrie du bassin : ex. les bassines rondes ou carrées Très grande vitesse : jusqu'à 72O km/h de l’onde marée en plein Atlantique. A

l'approche des côtes, l'onde ralentit. Par contre son amplitude augmente . Ensuite, la vitesse de l'onde marée dépend du relief sous-marin et de la configuration des côtes : l'onde marée met 8 heures à remonter de Brest à Dunkerque (65 km/h)

Le Mascaret : Lorsque l'onde marée entre dans la baie du Mont Saint Michel, elle rencontre des fonds très plats => une vague unique, à l'approche du rocher de Tombelaine, au moment des vives eaux. Cette vague unique entre d’abord dans le lit des rivières, forme le mascaret et envahit le fond de la baie du Mont Saint Michel, à une vitesse qui peut atteindre 1O km heure. Elle accélère encore lorsqu'elle entre dans le lit de la rivière de la Sélune, à la Roche Torin, et remonte encore plusieurs km.

Semi-diurne : 2 marées par jour (bleu), ex. Atlantique

Diurne : 1 marée par jour (rouge)

Semi-diurne à inégalité diurne (vert)

Type mixte (jaune) : 2 ou 1 pleine mer et basse mer par jour suivant la position de la Lune

Les marées, les méthodes de calcul Obtenir la courbe de marée :

Le GPS, les horloges à marée, les abaques et règles spécialisées, le Bloc Marine, Almanach Breton, et autres documents similaires, les tables et annuaires du SHOM et autres services hydrographiques nationaux, les sites Internet : inexcusable de ne pas connaître sa marée.

Tables de marées obligatoires pour navigation sur les côtes françaises de l’Atlantique.

Calculer la marée : Phénomène oscillatoire, apte au calcul, la marée est constituée d'harmoniques

parfaitement déterminées. Possibilité de reconstruire le signal de marée très précisément et à n'importe quel

instant, passé ou futur. Le calcul de la marée à Brest utilise 105 harmoniques dont les plus faibles ont à peine 1

mm d'amplitude. Nécessité d’une série temporelle de marée suffisamment longue pour pouvoir réaliser

une analyse harmonique. En pratique il faut au moins une série de 6 mois.

Les marées, les méthodes de calcul

Les calculs simplifiés : La règle des douzièmes (suppose une marée sinusoïdale)

1ère heure : 1/12 du marnage 2ème heure : 2/12 du marnage 3ème heure : 3/12 du marnage 4ème heure : 3/12 du marnage 5ème heure : 2/12 du marnage 6ème heure : 1/12 du marnage

C’est la règle simplifiée utilisée par les règles diverses, les abaques, etc. On ne connait généralement pas la méthode de calcul des marées utilisées par

les programmes de calcul de marée du commerce, les GPS, etc.

Les marées, utilité d’un calculSaint Quay Portrieux ↓ Chausey ↓ Port de Sein ↓

Iles Chausey, zones d’estran ↓

Chausey ↑ Chausey ↑

Fortunes de mer :

Molène : Un voilier s'échoue la famille sauvée. Un des deux plongeurs de l'hélicoptère Dragon29 a transféré les deux enfants et la maman sur la vedette de la SNSM tandis que le skipper était hélitreuillé

Echouage entre l'anse du Grand-Port et l'anse Notre-Dame, à Sainte-Marie-de-Ré. Deux personnes ont pu évacuer le voilier et gagner la terre au moyen d'une annexe. Après deux jours de tentatives de déséchouage , « L'Étoile », réduite à l'état d'épave, était toujours prisonnière de l'estran.

http://dai.ly/cH8Z6Q : L'échouage d'un voilier sur les cotes vendéennes !

Fortunes de mer :

A proximité de la bouée dite de la Truie, à Arradon, échouage d’un «Grand soleil 37», avec six équipiers à bord, à mer descendante par faute d'inattention.

Echouage à l’entrée du port de Graveline – 6 plaisanciers belges secourus

Les marées, de la nécessité d’un pied de pilote

Approximation de la méthode de calcul de la maréeL’influence de la pression atmosphérique sur la hauteur d’eau

- 10 hPa = 10 cm => 1033 hPa – 20 cm et 963 hPa +50 cmL’influence de la force et de la direction du ventL’existence d’une houle, des vagues, présentant des creux

significatifsLa précision de la carte marine et de sa lecture

Nécessité d’un pied de pilote, de taille

adaptée aux circonstances

Les signaux de

marée dans les

ports(ex. Saint

Malo)

Les courants

• Créés soit par l’énergie solaire, ou par l’énergie de gravitation (les marées)

• La périodicité des courants de marée• Les variations d’intensité• Leur mesure• Leur prise en compte en navigation côtière

Les courants liés à l’énergie solaire

• L’énergie solaire est différente des pôles à l’équateur => déséquilibre met en mouvement l’atmosphère et les océans (qui réagissent l’un sur l’autre, thermiquement et dynamiquement )

• Vents => courants de surface (déviés par la force de Coriolis)

• Différence thermiques => mouvements + différences de températures = différences de densité = courants de profondeur

Les principaux courants de surface

Evoluent en latitude, vitesse et même pour certains en direction, suivant les saisons. Gstream : 6nds au large de la Floride - Vitesse moy 2 à 5 nds.

Les principaux courants de surface

Entraîné par les violents vents d'ouest , le courant circumpolaire est le courant le plus puissant du globe

Longueur 20000 kmLargeur variable 200 à 1000 kmEpaisseur > à 4000 mDébit 150 millions de m3/s - 4 fois le Gulf Stream - 110 fois tous les fleuves et rivières du monde - 400 fois le Mississipi - 1000 fois l’Amazone

Les principaux courants océaniques

Liens entre courants de surface et courants profonds

Débit des eaux froides et profondes en Atlantique Nord = 15 millions de m3/sDurée d’un cycle global = 1 millier d’annéesDébit Gulf Stream = 90 millions de m3/shttp://www.youtube.com/watch?v=MomFqY4sHw4

Les courants liés à la gravitation

Ce sont les courants de maréesDépendent des mouvements des masses d’eau lors des

marées : courants périodiquesSont plus sensibles près des côtes et s’atténuent au largeDépendent de la topographie des fonds marins (formes et

volumes des « cuvettes » qui se vident ou se remplissent)Alternatifs loin des côtes (Manche)Rotatifs dans les baies (Baie de Quiberon)Vitesse variable sensibles aux environnements (goulot de

Brest, entrée Golfe du Morbihan, proximité des caps, etc.), et au coefficient de marée (volume d’eau du jusant ou du flot)

Les courants liés à la gravitation les courants de marées

Direction et vitesse : Centre Manche : courant porte dans la direction de la

propagation de l’onde Marée si pas d’interférence avec la côte. Maximum de vitesse au moment de la pleine ou basse mer, s’achève au mi-montant ou au mi-perdant.

Plus près des côtes, les renverses de courant se rapprochent des étales de niveau. Les maximum de vitesses sont aux mi-montants et mi-perdants.

On trouve tous les intermédiaires (influence du trait de côte)

Les directions de courants en 1 point sont les mêmes, aux mêmes heures marée quelque soit le coefficient de marée

Règle de trois pour obtenir la vitesse d’un courant connaissant le courant en ve et en me

Les courants de marées, mesure, calcul La vitesse peut le plus souvent être considéré comme

proportionnel au marnageRègle des sixièmes (si V sinusoïdale)

Instant Vitesse Courant Variation Vitesse

Etale 0

Etale + 1h 1/2 Vmax +3/6 Vmax

Etale +2h 5/6 Vmax +2/6 Vmax

Etale +3h Vmax +1/6 Vmax

Etale -2h 5/6 Vmax -1/6 Vmax

Etale -1h 1/2 Vmax -2/6 Vmax

Etale 0 -3/6 Vmax

Les courants de marées, mesure, calcul

Exemples de fortes vitesse :Norvège (Maelstroms) >20ndsSkookumchuck Narrows (Raz Canadien) : >12 ndsFrance (Raz de Sein, Raz Blanchard) > 10 ndsEntrée de rias : Etel, Gironde, Entrée Golf du Morbihan >7 nds

Les courants de marées, mesure, calcul Le Saltstraumen (Norvège) est l’un

des plus fort courant de marées du monde, dans un bras de mer situé à environ 30 kilomètres à l'est de la ville de Bodø en Norvège. Plus de 400 million de m³ d'eaux marines passent en effet en cet endroit de 3 kilomètres de long et de 150 mètres de large en 6 heures, avec une vitesse de courant pouvant atteindre les 22 nœuds. Des tourbillons de 10 mètres de diamètre et de 5 mètres de profondeur apparaissent aux plus forts moments

Les courants de marées, mesure, calcul

Iles Lofoten (Norvège)

Courant de marée, évolution mesure

Atlas de mesures directes (Shom 1974)

Mesure radar haute fréquence 12/08/06 4h20 ↓

Modèles numériques (shom dès 1988)

Courants, calculs Imprécisions des informations à tous les niveaux :

mesures des courants, approximations des modélisations pour extrapolations entre les

points mesurés, différence entre informations disponibles et conditions du

moment d’utilisation (ex. coefficients de marées, temps qu’il fait, direction et force du vent, etc.),

simplifications des estimations que l’on fait.On applique la méthode et l’on gère une bande d’incertitude en y

vérifiant l’absence de dangers, et en faisant des points de contrôle d’autant plus souvent que les courants sont importants et variables.

Un utilitaire sur Internet : http://www.loisirs-nautic.fr/calcul-courant-prevu.php et www.loisirs-nautic.fr/calcul-courant-prevu.php

Courants, calculs Terminologie :

Ordre des calculs : Corriger un cap, le barreur suit un cap compas et le navigateur

trace la route suivie sur la carte après calculs. Le barreur parle et le navigateur trace la route. (ex : courant subi)

Faire valoir une route, le navigateur calcule la route et le barreur suit le cap compas calculé. Le navigateur parle et le barreur suit le cap sans discuter. (ex : courant prévu)

Dérive due au vent (Der) Der est + si dérive tribord Der est – si dérive bâbord

Calcul algébrique Construction vectorielle

Cc d Cm D Cv Der Rs Courant Rf

Courants, calculs Courant subit : Cc d Cm D Cv Der Rs Courant Rf(le courant est ajouté par construction géométrique)

N'oubliez pas de bien renseigner vos graphiques (Rf - Rs - Vf- Vs etc.). Soyez ordonné dans votre travail.

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Courants, calculs

Courant prévu : Cc d Cm D Cv Der Rs Courant Rf(le courant est ajouté par construction géométrique)

N'oubliez pas de bien renseigner vos graphiques (Rf - Rs - Vf- Vs etc.). Soyez ordonné dans votre travail.

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Maintenant, naviguez tranquilles !