Repérer les courants

Un océan et ses courants

Le mot «courant» s' utilise mieux au pluriel. Parler «des courants » va nous inscrire dans un schéma de compréhension des petits courants qui vont vraiment nous influencer plutôt que de nous rendre érudits, à savoir courants de marée, courants de pente et de dérive mais aussi courants côtiers et de rivage.

La terre est un équilibre des matières et des forces qui interagissent et sont inséparables même si elles s’opposent. La réponse au dilemme de la poule et de l’oeuf ne serait donc pas soit l’œuf soit la poule...

Les courants généraux ou océaniques

Contrairement à l'onde de marée qui est générée par des forces verticales, les courants correspondent à des mouvements d'eau horizontaux, ce qui ne veut pas dire que courants et marées sont indépendants.

Les courants de densité  Ce sont des courants qui parcourent des milliers de kilomètres. Ils se créent suivant le principe de convection et sont soumis à la force de Coriolis. La force de Coriolis porte le nom du physicien qui l’a découverte. Cette force est une conséquence de la rotation de le terre, elle dévie les grandes masses d’air ou d’eau en mouvement qui vont avoir tendance à s’enrouler telles les nuages d’un cyclone ou l’eau d’un tourbillon.

Les courants de pente et les courants de fond

Plus complexes, ces courants sont liés au niveau de la mer. Contrairement aux apparences, la mer n’est ni plate ni horizontale. Le vent et les pressions creusent la surface de la mer, le courant de pente sera celui qui va tenter de rétablir une surface plane. Cependant son action se situe dans les profondeurs. il « aplanit  par le fond ». La force de Coriolis produit aussi un courant de fond mais moins important ce qui complexifie un peu plus le modèle physique. D’ailleurs, il semble que ce courant contribuerait au transport sédimentaire et au modelage du rivage.

Les courants de marées

Ils sont alternatifs et assez violents en tourbillonnant parfois dans les embouchures. C’est par exemple celui qui porte au nord-est à 10 milles de Penmarch. Dans les profondeurs inférieures à 10 mètres, le frottement avec le sol va générer des phénomènes particuliers dont certains seront présentés par la suite.

Les courants de surface sont des masses d’eau mises en mouvement sous l’influence du soleil. En se réchauffant de façons différentes à cause des salinités différentes, elles vont former des courants chauds ou froids. Le Gulf Stream qui est un courant chaud de l’atlantique va générer avec la force de Coriolis un courant froid dit phénomène d’Upwelling. Plus localement ce sont les phénomènes de courants qui sont proches des embouchures de fleuves et qui nous intéresseront plus.

Les courants de dérive, ou ondes capillaires sont occasionnels car ils sont liés aux conditions météo, notamment au vent. En atlantique ce sont les Alizés. Ils peuvent aller plus vite que le vent à raison de 3% à 6% et par conséquent leur présence dans une zone non ventée peut annoncer une dépression. Ces courants peuvent rencontrer les courants de marée et ainsi  en augmenter les effets ou au contraire les diminuer. Les ondes capillaires sont plus petites et rapides et peuvent contrarier les ondes principales.

Le courant côtier ou courant de rivage

Le courant côtier (ou transformation du courant de marée) est un courant très varié qui est influencé par les reliefs côtiers ou sous-marins, voire les courants d'estuaires qui viennent s'associer. La vitesse du courant peut augmenter à partir d’un rétrécissement comme dans un chenal ou encore à proximité d’une pointe. Il peut changer de direction quand il contourne un cap ou une île. Ils sont indiqués sur les cartes marines en lettres capitales. Ces dernières nous renvoient à des tableaux dans la marge de la carte pour nous donner le sens à certaines heures et des vitesses maximums. Il est possible de les retrouver aussi dans un livre édité par SHOM qui va les retracer sur des cartes.

Les courants de littoral

Lorsque la profondeur diminue et que les vagues arrivent au bord en biais, elles vont générer une instabilité hydrographique. Celle-ci se traduit par la création d’un courant parallèle au rivage dit courant de littoral. Ils sont également formés par le déferlement des vagues.

Les courants dus aux vagues

 C’est la résonance, la réfraction de la vague sur le rivage qui génère des courants horizontaux et dans le même sens que sa propagation. La théorie veut aussi qu’ils contribuent à la formation du courant de fond qui se forme en sens inverse. Ils participent donc au courant de littoral quand ils l’abordent de biais.

Les courants de retour

Dans le cas où les vagues butent sur une surface, comme un rocher, elles vont le chevaucher en déferlant puis résonner sur la rive en formant un courant de littoral. Mais ensuite la masse d’eau déplacée va repartir vers le large sous forme de veine d’eau dit courant de retour. Les Anglais le nomment « rip-current » Dans ce cas l’estran forme une succession de méandres ou de sillons creusés à chaque extrémité des surfaces de butée qui sont parcourues par le courant de retour. Dans le cas ou les courants forment de lignes de friction, il peut apparaître une différence de hauteur d’eau. On pense alors voir une vague. A l’aval de cette veine d’eau, la force s’épuise au fur et à mesure qu’elle rejoint le large. Ce phénomène ne laisse pas indemnes les plages de sable qui sont vite façonnées et prennent des reliefs très particuliers si l’on veut bien y prêter attention.

Remarque : Cette dynamique des fluides est une généralité à toutes les échelles. Elle fournira des modèles physiques pour des phénomènes s’étendant sur des dizaines voir de milliers de mètre carrés aussi bien que dans une dizaine de mètre carrés sous nos yeux.

Repérer le courant

Près du rivage de nombreux moyens peuvent indiquer de façon locale les courants en présence. Ils deviennent visibles par l'intermédiaire des reliefs de l’eau à la surface, mais l’apprentissage de cette lecture demande un travail d’observation qu’un stage en eau vive peut faciliter. L’orientation d’éléments ancrés au fond mais souples comme les algues peuvent signaler sa présence, mais également l'inclinaison des bouées et l’orientation des bateaux au mouillage.

Remarque : En cas de vent, l’orientation des bouées et des bateaux indiquera la direction de la somme vectorielle du courant et du vent. 

D’autres mouvements d’eau sur des sites particuliers

Environnement : ils se rencontrent au niveau des estuaires ou les vastes  échancrures de la côte, un golf, une baie, d'une zone humide. Entre deux bassins reliés entre eux par une zone étroite, une inertie va se générer dans les déplacements de l’eau.

Les courants dans un rétrécissement ou dans des vases  communiquants

Observation : Comme une bouteille qui se vide, il faudra un certain temps à une baie présentant un rétrécissement à l’entrée pour évacuer l’eau de marée haute!

La marée descendante va créer une différence de niveau, le poids de l’eau qui est dans la baie en amont du rétrécissement va créer la poussée vers l’aval et former une veine d’eau. Plus la poche d'eau est importante et plus l'entrée est petite, plus les courants sont forts.

Au niveau du rétrécissement, la différence de niveau d'eau forme une marche qui oriente les filets d'eau vers le bas. Ceux-ci vont ensuite rebondir contre le fond donnant naissance à une vague. Si le rétrécissement est faible il n'y a pas de vague, le courant est lisse, s’il est très fort, une vague forte, comme la barre d’Étel se formera. Dans le sens du courant la vague peut être franchissable « à fond la caisse » et boum dans la barre (demandez à Alain Bombard), à contre courant, ça peut être impossible.

Remarque : Au cap Horn, les marées décalées entre l’Atlantique le Pacifique provoquent une barre qui est un vrai mur d’eau. Si vous le passez alors vous deviendrez un cap Hornier et vous aurez le droit de pisser au vent.

Remarque :

Certains courants importants sont mentionnés sur les cartes marines par des flèches représentatives de leur direction avec indication de leurs vitesses caractéristiques et des cartouches descriptifs autour de la carte.

Les cartes de courants éditées pour certaines portions de côtes son plus détaillées. Elles présentent les systèmes de courants heure par heure par des nappes de flèches d’épaisseur variable permettant de se faire une idée global du régime de courants de la zone en un coup d’oeil, chaque flèche accompagnée de deux chiffres de vitesse, au dessus la valeur par vives eaux moyennes (coéf 95) et en dessous par mortes eaux moyennes (coéf 45).

La veine d’eau

C’est la partie visible en surface du système de courants qui est en forme de « V » en vue de dessus. (Voir la description des vagues statiques dans le § « Repérer les vagues ». On en rencontre beaucoup dans les estuaires, souvent favorables à l’apprentissage de la navigation dans les courants et de la glisse.

Le contre courant : Orienté à l’inverse du courant principal, créé le long du courant par la dépression en aval d’une île, derrière une presqu’île, une digue, un rocher, l’ eau va « boucher les vides », son remplissage se fait plutôt par l'aval de la veine en mouvements tournants vers l’amont et l’extérieur de la veine. Souvent très vastes, ils permettent de se reposer ou de remonter vers l’amont. Près de l'obstacle, les forces sont plus puissantes et l'on voie assez bien la direction des filets d'eau qui orientent les algues de rivage. Plus bas, sur l'espace le plus large du contre courant, les limites avec le courant sont moins distinctes, la surface de l'eau est assez lisse et y apparaît de façon régulière des nappes.

Les zones de cisaillement et les lignes de cisaillement

Phénomènes créés par la friction de deux courants qui se rencontrent ou se frottent. Entre le courant et le « contre » les mouvements d’eaux forment une surface triangulaire, la zone de cisaillement. Si en amont les lignes de cisaillement sont larges de quelques centimètres, en aval la zone de cisaillement peut faire une vingtaine de mètres de large, elles se confond ensuite avec le contre courant et le courant lisse. En amont elle pourra être constituée de marmites, de vortex, de tourbillons, de mousses, plus en aval elles forme des nappes à la juxtaposition desquelles apparaissent des lignes de cisaillement secondaires.

Remarque : plus allongées que larges, les lignes de friction se rencontrent au croisement de deux courants qui finissent par se rejoindre, par exemple en aval d'un îlot ou entre des marmites, des tourbillons, des nappes ou encore entre marmite et nappe etc.…

Les tourbillons La friction entre courants parallèles de sens inverse déclenchent parfois un mouvement tournant appelé vortex ou tourbillon entraînant l’eau de surface à s’évacuer par le fond.

Les nappes et les marmites sont des éruptions d'eau dues à des résonances subaquatiques comme le rebond de l’énergie du tourbillon.

Tous ces phénomènes sont observables depuis un pont sur une rivière à fort débit, à proximité des piles de pont.

Si elles sont situées dans les zones de cisaillement, les marmites sont plutôt en aval des tourbillons. Dans certain cas on peut aussi les voir en amont d'une ligne de cisaillement quand les courants sont presque parallèles comme par exemple en aval d'une île ou d'une veine d'eau rabattue sur un côté par un obstacle.

Les nappes et les marmites naissent du fond de l'eau par une poussée verticale. Quand l'eau atteint la surface, celle-ci se répand ce qui crée des déplacements de force partant du centre. Certaines sont assez plates et de surface lisse, ce sont les nappes. D'autres plus excitées peuvent vraiment se soulever, émergeant en bulles et bouillonnements d’eau sur plusieurs centimètres de haut. Si elles apparaissent spontanément et disparaissent à l'instant suivant, ce sont des marmites.