Océanographie de la côte de la Colombie-Britannique - Pêches et ...

densité et l'air à densité beaucoup plus faible, les ondes
de gravité peuvent également se produire à l'intérieur
d'une masse d'eau dont la densité s'accroît avec la profondeur.
La figure 6.16 illustre l'origine de la force de
rétablissement de ces ondes. Dans le cas, le plus simple,
d'une couche homogène d'eau douce reposant sur une
couche homogène d'eau salée légèrement plus lourde
(fig. 6.17), les ondes de gravité internes peuvent se propager
le long de l'interface fluide qui sépare les deux
couches. (Lors d'une démonstration fréquemment effectuée
en laboratoire, des ondes de gravité internes sont
générées dans un grand bac à poissons lorsque le niveau
d'équilibre entre une couche légère d'huile posée sur une
couche d'eau salée est perturbé.) Là où la densité s'accroît
en fonction de la profondeur, les ondes ne sont
plus confinées au voisinage d'une limite spécifique mais
peuvent se propager vers le haut ou le bas dans des nombreuses
directions selon la structure de densité de l'eau
et la période des vagues. En outre, il y a une période
« seuil » des ondes internes où celles-ci cessent d'exister;
le taux d'accroissement vertical de la densité de l'eau est
alors inférieur à une valeur donnée. Dans l'eau homogène,
bien sûr, aucune onde de gravité interne ne peut
exister.
FIG. 6.16 L'origine du mécanisme rétablisseur des ondes de gravité
internes dans un fluide stratifié verticalement. Une portion d'eau qui
passe de la position 1 à la position 2 a une densité légèrement plus
élevée que les portions voisines et une pousée négative (vers le bas). De
même, la portion qui passe de la position 3 à la position 4 est moins
dense que l'eau voisine et a une poussée positive (vers le haut). En
eaux homogènes, il n'existe pas de force de rétablissement, la densité
étant la même à tous les niveaux.
ondes engendrées par le vent ruban de moire
eau chaude et saumâtre _ _ _ onde
_ _ _
Fin. 6.17 Ondes de gravité internes se propageant le long de la limite,
ou interface, entre une couche d'eau à faible densité (chaude et saumâtre)
et une couche d'eau à forte densité (froide et salée). Les moires
se sont développées au-dessus des creux des ondes.
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Les ondes de gravité internes sont omniprésentes
dans les océans du monde. Des mesures océanographiques
et, plus récemment, des images par satellite de
rubans de moires en surface montrent que ces ondes se
retrouvent particulièrement au-dessus de la plate-forme
continentale, où elles seraient engendrées par des courants
de marée qui vont et viennent au-dessus des
marges continentales. Ces ondes sont généralement mesurées
en haute mer, où elles sont sans doute créées par
l'écoulement de courants océaniques au-dessus de collines
abyssales et de monts sous-marins. (De la même
façon, les ondes de gravité internes de l'atmosphère ont
souvent la forme d'ondes sous le vent qui sont produites
par des effets orographiques et se révèlent par une série
de nuages lenticulaires. La rupture d'ondes de gravité internes
qui se propagent verticalement dans l'atmosphère
serait la cause principale des turbulences en air limpide,
qui font souvent vibrer les avions à réaction dans la stratosphère
supérieure.) Sur la côte de la Colombie-
Britannique, les ondes de gravité internes deviennent
particulièrement prononcées dans certains inlets à seuil
et dans les bassins protégés qui sont recouverts d'une
mince couche d'eau saumâtre lorsque les débits des
rivières sont importants. De telles conditions se présentent
dans le sud du détroit de Géorgie et au milieu de
l'inlet Knight.
Propriétés
Contrairement aux ondes de gravité superficielles,
qui causent des déplacements d'eau maximaux dans le
plan vertical à la surface, puis décroissants en profondeur,
les ondes de gravité internes produisent des
déplacements verticaux maximaux dans la colonne
d'eau et des distorsions très faibles de la surface de
l'eau. Les mouvements de bas en haut associés aux
vagues sont donc essentiellement confinés à l'intérieur
du fluide. Les crêtes des vagues s'aplatissent près de la
surface alors que les creux s'approfondissent (fig. 6.18);
le contraire est vrai pour les ondes de gravité internes situées
près du fond marin, qui limite les mouvements.
Le mouvement vertical d'une portion dans une
colonne d'eau peut varier, pendant le passage d'une
onde de gravité interne, d'une fraction de mètre pour les
vagues dont les périodes se calculent en secondes et les
longueurs d'ondes en mètres à 100 m pour les ondes en
eau profonde dont les périodes sont de quelques heures
et les longueurs, de dizaines de kilomètres.
À cause des variations plutôt faibles de la densité de
l'eau de mer, les forces de rétablissement de la poussée
créatrices d'ondes de gravité internes (fig. 6.16) ont une
intensité d'environ Ih000 des ondes de gravité superficielles.
Comme il en résulte une réduction du « taux de
rebond », ou période d'oscillation, d'une portion d'eau
à l'intérieur de la colonne, les ondes de gravité tendent à
s'allonger et à se déplacer beaucoup plus lentement que
leurs équivalents en surface. Les longueurs d'ondes internes,
par exemple dans le détroit de Géorgie, varient
généralement de 25 à 100 m, et les vitesses typiques de
propagation atteignent 0,5 m /s (1 kn environ). Les quelques
ondes superficielles du détroit qui parviennent à
une longueur de 100 m se déplacent à des vitesses de près
de 13 m /s (25 kn). Une comparaison montre également