Courantologie dans la baie de Port-Cros - ifremer

Courantologie dans la baie de Port-Cros
Rapport final de l’étude N° 04.033.83400 PC
Isabelle TAUPIER-LETAGE
Claude MILLOT, Gilles ROUGIER
Laboratoire d’Océanographie et Biogéochimie, CNRS UMR 6535
Centre d’Océanologie de Marseille, Université de la Méditerranée
Antenne de Toulon, ZP Brégaillon, c/o IFREMER, BP 330, F-83507 LA SEYNE
Juin 2006

Personnes ayant contribué à l’étude
Isabelle TAUPIER-LETAGE (responsable scientifique, Chargée de
Recherches CNRS/LOB/COM/Univ.Med.)
Claude MILLOT (Directeur de Recherches CNRS/LOB/COM/Univ.Med.)
Gilles ROUGIER (Ingénieur CNRS/ LOB/COM/Univ.Med.)
Pierre BLANCHARD (Photographe)
Guy BUTTERATI (Photographe)
Renaud DUSSURGET (Stagiaire CNAM)
Rémy ZYNGFOGEL (Stagiaire CNAM)
Simon MARCHIETTI (Vacataire)
Nous avons bénéficié de la contribution du personnel du Parc, en particulier
lors des nombreuses phases de « reconnaissance » et de celles liées la mise en
place et au relevage du mouillage (plongeurs). Patrice Pellizzari nous a fourni des
fonds de carte sur mesure. Cette aide a été très appréciée, nous tenons à remercier
l’ensemble des intervenants du Parc pour leur disponibilité, leur efficacité et leur
accueil.
2

Sommaire
1. Introduction
1.1. Contexte de l’étude de courantologie:
1.2. Situation générale de Port-Cros
1.3. Le ponton
2. Méthodologie
2.1. Suivi de trajectoires de flotteurs (courantologie lagrangienne)
2.2. Enregistrement du courant au point fixe (courantologie eulérienne)
3. Les données
3.1. Suivis des trajectoires des flotteurs
3.2. Séries temporelles du courant
4. Analyses
4.1. Analyse des trajectoires des flotteurs
4.2. Analyse des séries temporelles
5. Conclusions préliminaires
Annexes :
Affiche de la capitainerie
Bibliographie succincte
Index des sigles utilisés
3

Courantologie dans la baie de Port-Cros
1. Introduction
1.1. Contexte de l’étude de courantologie:
Le suivi des rejets des bateaux et de la station d’épuration dans la baie de
Port-Cros requiert l’étude du courant dans une couche superficielle de quelques
mètres d’épaisseur.
Les bateaux, qu’ils soient de plaisance ou de service, ne rejettent, en
principe, que des éléments qui se mélangent facilement avec les eaux superficielles
(WC fonctionnant à l’eau de mer, relativement peu d’eau douce rejetée par les
éviers). La station d’épuration quant à elle rejette essentiellement de l’eau douce. Un
effluent d’eau douce rejeté en mer remonte d’abord vers la surface (eaux moins
denses), et s’y étale. Son déplacement est ensuite soumis d’une part au courant
marin, d’autre part au vent, ces processus contribuant aussi à diluer l’effluent au sein
de la masse d’eau par l’intermédiaire de la turbulence naturelle des courants marins
et des vagues. A noter que l’effet de ces deux processus est fortement dépendant de
la stratification des couches superficielles, donc de la saison.
1.2. Situation générale de Port-Cros
L’île est située sur le bord interne du Courant Nord (ex Liguro-Provençal ;
pour une revue sur la circulation générale en Méditerranée voir Millot et Taupier-
Letage, 2005 1 , et sur le bassin occidental Millot, 1999). Le courant général est
orienté vers le sud-ouest le long des côtes provençales (fig. 1, 2).
Figure 1 : La circulation générale de surface (eau atlantique, AW) en dans le
bassin occidental de la Méditerranée (Millot, 1999).
1 Consultable sur www.ifremer.fr/lobtln
4

Figure 2: Image (NOAA/VHRR) des températures de surface dans la partie Nord
du bassin Occidental de la Méditerranée qui met en évidence la continuité du Courant
Nord depuis le Golfe de Gênes jusqu’au Golfe du Lion (les températures croissent du bleu
au rouge, les nuages sont masqués en blanc). Image acquise par le CMS/SATMOS, traitée
au LOB/Antenne de Toulon.
Ceci étant, le Courant Nord n’est pas un courant stable, il peut engendrer
des méandres et une turbulence relativement intense sur son bord interne, en
particulier en hiver (fig. 3).
Figure 3: Image (NOAA/VHRR, 31 janvier 2005) des températures de surface
dans la partie Nord du Bassin Occidental de la Méditerranée qui montre les méandres du
Courant Nord qui se développent en période hivernale. Sur le zoom (bas) on note que Port
Cros et le Levant sont situés dans un méandre très accentué, et que le courant avait alors
5

sans doute une composante dirigée perpendiculairement à la côte (à la pente continentale)
vers le large. Image acquise par le CMS/SATMOS, traitée au LOB/Antenne de Toulon.
Le courant est en partie canalisé dans la passe entre Bagaud et Port-Cros vers le
sud-sud-ouest (fig. 4).
Figure 4 : Carte de la situation de Port-Cros et Bagaud dans le cas général (Les
flèches représentent le Courant Nord, suivant la pente continentale).
(image de fond PNPC d’après DRASM 1999)
Compte-tenu de la forme relativement fermée de la baie, on pouvait
s’attendre à ce que la circulation résultant théoriquement de ce courant soit
orientée en sens inverse des aiguilles d’une montre dans le cas général (fig.
5). Cependant la circulation dans la baie devait également pouvoir être modifiée
(notamment inversée) par la variabilité du Courant Nord (méandres), et/ou le
développement d’autres phénomènes comme des oscillations à la fréquence de
Coriolis (cf section 4.2). On doit donc s’attendre à avoir momentanément des
inversions du courant général dans la passe, donc dans la baie.
6

Figure 5 : Situation de la baie de Port-Cros et circulation générale prévisible
(flèches). (fond d’après PNPC)
La météorologie aussi peut intervenir pour modifier localement et
temporairement la circulation superficielle, mais seulement sur qq m/10s de m. Il est
important de noter, en effet, que le courant général (Courant Nord) qui fait quelques
10s/100s mètres d’épaisseur autour de l’île de Port-Cros, n’est que très
indirectement lié au vent à grande échelle, et qu’il varie donc quasi-indépendamment
du vent local.
L’île est soumise à deux régimes de vents dominants (Mistral et vent d’Est),
ainsi qu’à des périodes de vents faibles. Dans le cas de coups de mistral violents
l’eau superficielle (plus légère, et en général plus chaude) est repoussée vers le
large en glissant au dessus de la thermocline saisonnière. Elle est remplacée par
l’eau sous-jacente, plus froide. Ces remontées d’eau forment des cellules
d’« upwelling » (fig. 6).
Enfin, étant donnée l’orographie de la baie de Port-Cros, qui est relativement
encaissée, on devait s’attendre à y rencontrer des conditions spécifiques. En
particulier elle est bien protégée du vent d’est et des vagues liées à ce régime. En
revanche la baie est ouverte quasiment dans l’axe du mistral, et le courant lié au vent
et aux vagues sera évidemment prépondérant en surface.
Par conséquent le courant superficiel observé résulte de la composition du
courant général (modulé le cas échéant par des phénomènes tels que les oscillations
d’inertie) et du courant induit par le vent, et ce d’autant plus que la colonne d’eau
sera stratifiée (période estivale/ thermocline saisonnière).
7

Figure 6 : Images (NOAA/VHRR) des températures de surface par régime de
mistral établi (haut : le 11 juillet 200, milieu : zoom), et en fin d’épisode (le 13 juillet 2004).
Sur l’image du 11 juillet les cellules d’upwelling sont développées du Golfe du Lion aux
Iles de Lérins (front thermique très marqué). Sur l’image du 13 juillet la stratification se
rétablit, avec le front du courant qui a progressé vers le sud-ouest, atteignant le Cap
Camarat. (Image acquise par le CMS/SATMOS, traitée au LOB/Antenne de Toulon).
1.4. Le ponton
La circulation des sédiments dans le fond de la baie se fait le plus
fréquemment sous l’influence des vagues par mistral qui sont d’amplitude
relativement modérée, et sans doute le plus notablement sous l’influence des houles
8

venues du large (essentiellement en période automnale et hivernale). La
granulométrie décroît du port vers le ponton, indiquant que la circulation dans le fond
de la baie se fait principalement vers le sud (Fig.7)
Figure 7: Photo aérienne du fond de la baie (provenance PNPC). Le décrochement du
trait de côte met en évidence l’importance de l’accumulation due à l’obstacle que
constitue la canalisation enterrée. La flèche en pointillés bleus figure le courant.
L’examen des environs du ponton a permis de mettre en évidence à quelques
dizaines de mètres en amont un amas de cailloux et de débris légèrement
proéminent, qui correspondrait à une ancienne canalisation de surverse enterrée. Or
la différence de position du rivage de part et d’autre de cet obstacle est beaucoup
plus importante que celle qu’engendre le ponton. Ce qui indique qu’il faut d’abord et
avant tout supprimer cet obstacle pour que la démolition du ponton puisse avoir un
effet notable sur le courant et la circulation des sédiments.
9

2. Méthodologie
Les mesures à réaliser ne devaient donc pas se limiter aux différentes
situations météorologiques locales. Les variations du courant étant impossibles à
prévoir, surtout à l’échelle de la baie de Port-Cros, il fallait faire des observations,
sinon en permanence, au moins aussi souvent que possible, jusqu’à ce qu’on estime
avoir une définition suffisamment précise des conditions susceptibles d’être
rencontrées avec telle ou telle condition météorologique en fonction de la saison
(tout en sachant que l’on peut parfaitement arriver à la conclusion que le courant
dans la baie est indépendant des conditions météorologique).
Dans un domaine aussi réduit et aussi fréquenté que la baie de Port Cros
des études « classiques », basées sur des appareils fonctionnant en continu de
manière autonome, pour couvrir toutes les conditions environnementales et les
couches superficielles en particulier, sont difficiles, voire impossibles à réaliser (ne
serait-ce qu’un terme de budget). Pour obtenir une description adéquate et
significative des phénomènes, il fallait donc avoir plusieurs réalisations de mesures.
En en faisant un certain nombre, on rencontrerait des situations correspondant aux
différents régimes météorologiques et on couvrirait les différents régimes de courant
au moins pendant la période avril-octobre (période de fréquentation maximale, donc
d’impact maximum des rejets), si possible, tout au long de l’année. L’objectif était
d’arriver ainsi à la définition de situations extrêmes et moyennes, éventuellement à
des relations significatives avec les régimes de vent, la saison, la stratification, etc…
Ceci étant, la réalisation de mesures de courant dans une couche
superficielle de quelques mètres d’épaisseur, qui serait vraiment celle à prendre en
compte pour le problème posé, est particulièrement difficile, même en mer ouverte :
très peu d’instruments sont capables de fonctionner correctement dans ces
conditions, et tant leur coût que leur mise en œuvre dans la configuration de la baie
de Port Cros sont sans rapport avec les possibilités offertes dans le cadre de cette
étude. Il était donc prévu, dans la note méthodologique, de se limiter à la circulation
« superficielle», c’est à dire celle qui est plus particulièrement concernée par les
rejets de la station d’épuration, les seuls à considérer sur le long terme puisque les
bateaux au mouillage dans la baie devront être équipés de cuves. L’étude ne devait
donc reposer que sur le suivi de trajectoires de flotteurs (= courantologie
lagrangienne). Cependant nous avons pu trouver et emprunter un courantomètre
profileur (à effet Doppler) adapté aux études sur petits fonds. Nous l’avons donc
mouillé à la Pointe Nord, afin de mesurer le courant dans la passe à l’entrée de la
baie de Port Cros. En raison des problèmes de sécurité du matériel sur petits fonds
lors des coups de vent, l’enregistrement de la série temporelle du courant (=
courantologie eulérienne) a été limité à la période estivale.
2.1. Suivi de trajectoires de flotteurs (courantologie lagrangienne)
10

Le courant superficiel a été étudié au moyen de suivi de trajectoires de
flotteurs par des séquences de photos. Les flotteurs sont des mousses de 2 x 1m de
~3cm d’épaisseur, qui ont été colorés pour faciliter leur identification. Les flotteurs ne
pouvant pas continuer leur dérive dans le fond de la baie en raison de la ligne d’eau
qui en barre l’accès, cette zone ne pouvait pas être échantillonnée.
Les mousses doivent être complètement imbibées avant leur largage, afin
qu’elles offrent une prise au vent minimale (elles ne dépassent pratiquement pas de
la surface). A plusieurs reprises nous avons vérifié que les flotteurs dérivaient bien
avec le courant superficiel et non sous l’effet du vent : des flotteurs de surfaces
différentes (donc de prise au vent différente a priori) mis côte à côte ont eu une
dérive identique (même direction, même vitesse). Les vérifications ont été faites avec
un flotteur de 2x1m et l’autre de 0.5x0.5m, et avec un flotteur de 2x1m replié à moitié
(donc surface exposée 1x1m, mais sortant un peu plus de l’eau) et l’autre de 2x1m.
Le nombre de flotteurs mis en œuvre simultanément a été de 5 maximum, quantité
parfois difficile à suivre selon leur dispersion et le trafic.
Les flotteurs sont déployés à partir d’une embarcation légère du Parc, avec 2
personnes à bord. On a identifié des transects à répéter (fig.8), et on relevait le
courant dans la passe (en général à proximité du coffre). Au début de chaque série
d’observation on détermine où est le courant entrant à l’ouvert de la baie, afin de
déployer les flotteurs en amont et obtenir ainsi les trajectoires optimales (durée
d’observation). En raison i) de l’orientation de la baie et ii) de la fréquentation et du
trafic en période estivale, les observations ont été limitées aux matinées, avec un
début vers 7h00 locales (5h00 heure solaire).
Figure 8 : Schéma de principe des transects de largage des flotteurs
11

Compte tenu des différentes limitations (accessibilité d’un point de vue sur la
majorité de la baie, possibilité de prise de vue en matinée…), les photos sont prises
relativement loin et haut, au point de vue avant d’arriver à l’Estissac, au-dessus de la
route (fig.9).
Figure 9 : Identification de la situation pour les prises de vue.
12

L’appareil photo (Nikon Coolpix 8800) a été choisi pour sa haute résolution
(8M de pixels) et pour son intervallomètre, qui permet de prendre automatiquement
des séquences de photos à intervalle régulier. L’intervalle a été fixé à 30s pour
assurer une résolution temporelle maximale ainsi qu’une définition optimale des
produits vidéos. La position du pied photo a été repérée au sol afin que les
différentes séries soient le plus facilement comparables. Le cadrage des photos a
été choisi pour inclure les repères marqués sur la figure 10.
Figure 10: Zone d’étude et repères pour le cadrage de la prise de vues.
Il est impératif de ne pas modifier le cadrage ni bouger le pied au cours
d’une même séquence, afin de pouvoir conserver l’information quantitative
(distances/temps). Enfin, en raison de l’orientation il n’est possible de prendre des
photos que dans le courant de la matinée (soleil dans le dos et sur la gauche).
2.2. Enregistrement du courant au point fixe (courantologie eulérienne)
Alors que ce volet n’était pas prévu à l’étude, nous avons appris en juin 2005
que des collègues disposaient d’un courantomètre petit fond, qui n’était plus utilisé
depuis ~4-5 ans. Nous avons donc décidé de l’emprunter pour compléter les dérives
des flotteurs, en mesurant le courant i) en continu ii) dans la passe à l’entrée de la
baie.
Il s’agit d’un courantomètre profileur (à effet Doppler) ADP 3MHz Nortek (Fig.
11). Des tests de fonctionnement ont été réalisés, y compris en piscine et en mer sur
13

une plateforme remorquée, et les valeurs nominales étaient dans des gammes
acceptables. Nous avons donc décidé de le mettre en œuvre.
Figure 11 : L’ADP dans son bâti de mouillage sur le fond avant sa première mise à l’eau.
La position du mouillage (Fig.12) a été déterminée pour se trouver dans une
zone de mouillage interdit, sans trop de circulation (perturbation du signal), et sur
fond à dominance rocheuse, sur des fonds de ~6 m.
Figure 12 : Position du mouillage du courantomètre (triangle rouge)
14

Sur ~6m de fond la configuration optimale est de répartir l’acquisition du
signal dans la colonne d’eau sur 12 cellules de 0.4m, sachant que les 10%
superficiels (ici ~0.6m) ne sont pas exploitables (limites instrumentales).
Ne disposant d’aucune information bibliographique sur le courant dans cette
zone d’une part, et le courantomètre n’ayant pas été utilisé depuis quelques années
et notre équipe n’ayant pas l’expérience de son utilisation d’autre part, nous avons
choisi de faire un premier enregistrement de test, avec une résolution temporelle
maximale sur une durée limitée (limitation par l’autonomie des batteries). L’ADP a
ainsi été configuré pour réaliser 60 mesures pendant 1 minute (mesures qui sont
ensuite moyennées) toutes les 10 minutes. La durée de l’enregistrement a été de 1
mois environ.
Pour le second enregistrement, l’analyse des premières données a permis
de passer à 60 mesures pendant 1 minute toutes les 30 minutes. La durée en a ainsi
été portée à ~3 mois.
L’analyse détaillée de la série temporelle complète montre malheureusement
qu’il y a un certainement un problème instrumental. Les données sont montrées dans
ce rapport car une partie de l’information est valide, mais nous ne pouvons valider le
cap et la vitesse moyens calculés.
3. Les données
3.1. Suivis des trajectoires des flotteurs
Les données sont des séquences de photos 2 avec un cadrage analogue à
celui de la figure 10. Leur taille originale est de 3264 x 2448 pixels, alors que les
flotteurs ne représentent que quelques pixels. Il faut donc d’abord procéder à un
recadrage permettant de réduire la taille de l’image à la partie utile sans en dégrader
la résolution (fig. 13). La limite gauche est déterminée par l’arrivée de la ligne d’eau
sur le rivage, la limite basse par le sommet des pins rendant invisible le plan d’eau
en dessous, la limite droite est la tour du Fort du Moulin, et la limite haute est à peu
près la ligne de crêtes de Bagaud.
Figure 13 : Recadrage type des photos
2 au format jpg uniquement sur cet appareil photo
15

Les photos sont alors de ~3200 x 1000 pixels, et le facteur de zoom pour
visualiser les flotteurs est plus faible, rendant la manipulation des images plus aisée
(fig. 14).
Des suivis ont été effectués, en fonction de la météorologie (impossibles par
vent fort car les flotteurs n’apparaîtraient pas sur les photos ; la solution est alors de
se limiter au suivi visuel d’un flotteur, le cas échéant avec un GPS portable), des
disponibilités de notre équipe (3 personnes, le personnel du Parc n’étant pas
disponible en période estivale) et de celle du logement :
o Le 31 mai 2005
o Le 12 juin 2005
o Le 28 juin 2005
o (suivi du 11 juillet supprimé pour des raisons administratives LOB)
o Le 26 juillet 2005
o Le 07 août 2005
Les heures sont données en heure locale (~ heure solaire + 2), et les
courants en cm/s (50 cm/s ≈ 1 noeud).
Les données brutes sont les séquences de photos, en jpg. Les photos dans
leur format utilisable, ie recadrées, sont fournies avec ce rapport.
Des produits élaborés ont été créés, comme par exemple des animations de
photos où les flotteurs sont identifiés par des carrés de couleurs (cf annexe).
16

Figure 14 : zoom montrant la position de 4 flotteurs
3.2. Séries temporelles du courant
Les opérations de mouillage et de relevage du courantomètre ont été
effectuées par les personnels du Parc.
o Le 1 er enregistrement couvre la période du 12 juin au 23 juillet 2005.
o Le 2 e enregistrement couvre la période du 26 juillet à fin octobre 2005.
Les données brutes n’ont pas de valeur informative (valeurs instrumentales
et non géophysiques), elles ne sont donc pas transmises. Les données traitées en
terme de composantes Est et Nord du courant sont transmises, mais sous forme
graphique seulement pour une interprétation partielle, ces données n’ayant pas pu
être validées.
17

4. Analyses
4.1. Analyse des trajectoires des flotteurs
En règle générale on observe une variabilité à petite échelle, par exemple
lorsque le vent fraîchit momentanément, voire à l’échelle des risées. La situation
rapportée est « lissée », ie c’est la résultante. Lorsqu’il ne s’agit plus de variabilité
autour d’un régime mais bien de plusieurs régimes, plusieurs situations sont
exposées.
4.1.1. Le 31 mai 2005
Il s’agissait de mettre au point définitivement le protocole au cours d’une
journée sur place, donc seules des mesures ponctuelles ont été réalisées.
o Conditions météo : vent local faible, WNW ie dans l’axe de la baie,
risées.
o Durée : ~11 :00 – 11 :30
Figure 15 : Situation le 31 mai 2005
18

Figure 16 : Schéma des courants observés dans la matinée du 31 mai 2005
Le courant rentre dans la baie dans la partie Nord (au moins). Au niveau de
la bouée conique verte du chenal il est estimé à ~7 cm/s.
4.1.2. Le 12 juin 2005
o Conditions météo : vent local très faible à nul, risées.
o Durée : 7 :20 – 11 :00
Figure 17 : Situation le 12 juin 2005
19

Figure 18 : Schéma des courants observés dans la matinée du 12 juin 2005
Le courant était bien établi dans la passe, portant au NE (situation
particulière a priori). A cours du premier largage entre la pointe sud et la 1e bouée
verte d’entrée du chenal, le flotteur le plus au large a été pris dans la slick (ruban
brillant à l’ouverture de la baie, fig. 17), et a rapidement atteint la pointe nord
(~8cm/s) pour finalement atteindre la cale de mise à l’eau, où s’étaient accumulés
des déchets. Les autres flotteurs se sont accumulés (ie courant moyen nul) dans la
partie SW de la baie. Ce jour-là le courant était bien établi à l’ouvert de la baie,
rentrait dans la baie, mais le courant moyen à l’intérieur était faible à nul (d’où
accumulation de macrodéchets).
4.1.3. Le 28 juin 2005
o Conditions météo : vent local variable faible.
o Durée : 7 :30 – 11 :30
La variabilité observée oblige à faire plusieurs descriptions.
07 :40 – 08 :20
20

Figure 19 : Situation le 28 juin 2005 (représentative de la période 07:40 – 08 :20)
Figure 20 : Schéma des courants observés entre 07:40 et 08:20 le 28 juin 2005
Le vent est quasiment nul. Sur toute l’ouverture de la baie le courant sort en
divergeant. Combinée à celle de l’orientation des bateaux dans l’ensemble de la
baie, et particulièrement dans le fond, ces observations suggèrent qu’en fin de nuit
jusqu’à ce que le soleil éclaire la baie, l’air (froid, donc plus dense) est canalisé par la
vallée du barrage, et débouche dans le fond de la baie. En l’absence d’un vent et
d’un courant moyen établis, cela peut entraîner la couche superficielle et avoir un
effet de chasse.
Noter que le grand bateau mouillé devant Bagaud (figuré par le triangle bleu
sur la figure 20) est constamment orienté vers le NE. Étant donné que le vent est très
faible, voire nul, on peut en déduire qu’il est orienté sous l’effet du courant, qui
porterait donc au SW, correspondant ainsi à la situation générale.
21

08 :20 – 09 :20
Figure 21 : Situation le 28 juin 2005 (représentative de la période 08 :20-09 :20)
Figure 22 : Schéma des courants observés entre 08 :20 et 09:20 le 28 juin 2005
Le courant porte au SW, et à l’ouvert de la baie le courant est estimé à
~8cm/s.
22

09 :27 – 09 :37
Figure 23 : Situation le 28 juin 2005 (représentative de la période 09:27 et 09:37)
Figure 24 : Schéma des courants observés entre 09:27 et 09:37 le 28 juin 2005
Le vent et le courant sont faibles, il y a une circulation vers le secteur Sud au
centre de la baie. Puis les trajectoires s’inversent.
23

09 : 40 – 10 :20
Figure 25 : Situation le 28 juin 2005 (représentative de la période 09:40- 10 :20)
Figure 26 : Schéma des courants observés entre 09:40- 10 :20 le 28 juin 2005
Le courant dans la baie s’est inversé en quelques minutes, et porte
maintenant au N et vers l’ESE à proximité de la ligne d’eau. Les bateaux dans la
passe changent progressivement d’orientation, pour arriver dans une position à 180°,
ie pointant vers le SW. Le vent est toujours variable faible, avec des risées. Dans la
baie les bateaux s’orientent et oscillent dans un secteur NW.
24

10 :40 – 11 :23
Figure 27 : Situation le 28 juin 2005 (représentative de la période 10:40- 11 :23)
Figure 28 : Schéma des courants observés entre 10:40- 11 :23 le 28 juin 2005
Le courant superficiel à l’ouvert de la baie est maintenant dirigé vers le NE,
et rentre dans la baie.
Une grande variabilité a donc été observée en quelques heures.
25

4.1.4. Le 26 juillet 2005
o Conditions météo : vent local variable faible, risées. Régime de vent
d’Est établi au large.
o Durée : 7 :30 – 10 :10
Figure 29 : Situation le 26 juillet 2005
Figure 30 : Schéma des courants observés le 26 juillet 2005
26

Le courant dans la passe porte au SW (déplacement des slicks), jusqu’à
l’ouvert de la baie. A l’intérieur le courant (dont la direction oscille) porte vers le fond
de la baie.
4.1.5. Le 08 août 2005
o Conditions météo : régime de mistral établi, modéré (moutons dans la
baie), rafales.
o Durée : 7 :30 – 11 :00
Figure 31 : Situation le 07 août 2005
Figure 32 : Schéma des courants observés le 07 août 2005
27

Le courant est relativement important (15-20cm/s) et rentre dans la baie sur
toute sa largeur, en raison du vent /régime de mistral. Dans des cas semblables l’eau
a tendance à s’accumuler dans la baie, et il doit y avoir un courant de retour sur le
fond.
4.2. Analyse de la série temporelle de courant.
L’analyse détaillée des séries temporelles de courant nous conduit à mettre
en doute les valeurs absolues, d’une part à cause des faibles valeurs, et d’autre part
en raison de l’orientation nord du courant résultant (fig. 33). Si près de la côte d’une
part, et dans la passe d’autre part, le courant doit être canalisé par la topographie, il
devrait donc montrer une direction privilégiée NE-SW. Un courant moyen (~5 mois)
perpendiculaire à la passe n’est pas cohérent. Nous présentons quand-même la
série temporelle totale sous forme d’hodographes intégrés (Progressive Vector
Diagram : PVD): les vecteurs de courant sont mis bout à bout, pour former la
trajectoire virtuelle que suivrait une particule. C’est une visualisation pratique, car le
courant moyen (lorsqu’on peut supposer qu’il est valide) se déduit de la position de
départ à celle d’arrivée.
28

Figure 33 : Hodographes intégrés des différentes cellules, sur la totalité de la
série. NB : la direction Nord résultante n’est pas cohérente
(problème instrumental a priori, NE PAS UTILISER CES FIGURES)
Il serait tentant d’interpréter la fin de la série dans la couche de surface
(postérieure au 9 septembre 2005) car le courant porte au SW, mais l’intensité de
l’écho indique que l’instrument est en limite de portée à cette époque (agitation due
aux vagues ?). La cohérence des données sur la profondeur indique toutefois que la
mesure n’est pas aléatoire, et que l’erreur (a priori) porte sur les valeurs absolues de
cap et de vitesse, laissant place à une interprétation limitée en valeurs relatives.
En effet le courant observé résulte essentiellement de la composition du
courant moyen (ici mis en doute) et de celui lié aux oscillations d’inertie, ainsi que,
pour une moindre part, des courants de marée diurne et semi-diurne. Enfin, le cas
échéant, une composante induite par le vent (mistral en particulier) peut s’ajouter. Le
courant observé est donc très variable, et ce à l’échelle de quelques minutes/
heure(s).
Les oscillations d’inertie sont particulièrement nettes : le courant décrit des
boucles de 360° à une période proche de ~18h (Fig. 35). L’inertie a d’ailleurs sans
doute contribué à la variabilité observée le 28 juin 2005 (parag. 4.1.3).
34

Figure 34 : Zoom sur le courant (non filtré) à proximité du fond (~5.90m, haut), milieu
de la colonne d’eau (~3.90m, centre), et près de la surface (~1.60m, bas). Les valeurs de
vitesse ne sont à prendre en compte qu’en relatif.
Figure 35 : Zoom sur le courant non filtré (haut) et filtré (bas), mettant en
évidence les oscillations d’inertie et la variabilité qui en résulte. Les valeurs de vitesse ne
sont à prendre en compte qu’en relatif.
35

Les oscillations d’inertie sont présentes sur toute la durée de
l’enregistrement, y compris fin octobre alors que la stratification décroît. Pour bien
illustrer la complexité de la circulation et sa variation à petite échelle de temps
(quelques heures), nous présentons des zooms (7 jours) répartis sur des périodes
représentatives.
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Figure 36 : Séries temporelles non filtrées du courant sur la colonne d’eau entre 4.70 et
5.9m à différentes périodes ( dates en abscisse).
Il apparaît clairement, par conséquent, que le courant est impossible à prévoir
en instantané. Réciproquement, il est délicat d’extrapoler les observations faites. Et
même si l’on regrette de ne pas pouvoir valider les enregistrements et produire un
courant moyen, c’est la valeur instantanée, voire intégrée sur une période courte
(max ~1 j) qui est importante pour la gestion des effluents et déchets flottants, en
l’absence de vent établi.
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5. Conclusions
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Le premier résultat a été la mise en évidence de l’extrême variabilité de la
circulation, à des échelles de temps courtes ( qq 10s de minutes –heure)
ainsi qu’à des échelles spatiales réduites à quelques dizaines - centaine de
mètres (passe -fond de la baie). On fait donc face à une situation très
complexe (comme pour tout milieu réduit /littoral), et difficile (voire
impossible) à prévoir. Mais on peut cependant en dégager quelques traits
généraux pour émettre des recommandations.
Le courant dans la baie dépend à la fois et surtout du courant dans la
passe, qui est variable. Ce dernier est très probablement essentiellement
canalisé selon la direction NNE-SSW, et oscille (vire) à 360° à une période
de ~18h pendant toute la saison estivale (jusqu’en fin octobre l’année 2005).
La circulation dans la baie dépend aussi du vent local, en particulier le
courant superficiel peut répondre aux risées.
Une situation a priori défavorable à l’évacuation des eaux de l’effluent est le
cas du régime de mistral établi (au-delà de 3-4) : le vent souffle directement
dans la baie sur toute son ouverture, et entraîne les eaux vers le fond.
Cependant les courants associés sont plus intenses (environ le double), le
mélange est accéléré par les vagues et donc la dilution de l’effluent est plus
efficace. Enfin si ce mélange est assez efficace la densité ne l’empêchera
pas de sortir de la baie par le courant de retour en profondeur auquel on
doit s’attendre. Au final le temps de résidence dans la baie de l’effluent
serait donc réduit. Si l’on considère en plus que les conditions exposées de
la baie par régime de mistral ne vont pas favoriser une forte affluence
/fréquentation, il apparaît donc que le risque lié à l’effluent serait modéré
par mistral modéré, et qu’un mistral fort pourrait même représenter une
situation favorable.
L’observation faite par régime de vent d’Est établi au large semble ne pas
avoir eu d’influence sur la circulation (baie abritée).
Les situations de courant en provenance du SSW observées le 12 juin et en
fin de matinée le 28 juin par vent local variable faible ont été associées à
une accumulation importante dans la baie (de macrodéchets), et seraient
donc particulièrement défavorables à l’évacuation des eaux du rejet. En
particulier car l’eau douce va avoir tendance à rester en surface, son
mélange étant réduit faute d’agitation par les vagues. Un simple largage de
flotteur à la 2 e bouée conique verte du chenal et son suivi pendant une
dizaine de minutes permettrait d’estimer la situation en instantané.
Les situations de courant entrant par le N par régime de vent variable faible
semblent moins défavorables, car il semble qu’il y ait toujours une sortie
associée par le S (l’orientation WSW-ENE de la côte au sud de la baie est en
effet moins défavorable que l’orientation NW-SW de la côte au nord de la
baie, qui va déflecter le courant vers l’intérieur de la baie lorsque le courant
entre par le sud).
En régime fortement stratifié (période estivale) et en l’absence de courant et
de vent local établis, la situation la plus favorable à l’évacuation de l’effluent
est observée tôt le matin, avant que le soleil n’atteigne le fond de la baie. En
effet l’air plus froid, donc plus dense, va avoir tendance à être canalisé et
« couler » dans la vallée, débouchant dans le fond de la baie en divergeant
ensuite sur toute l’ouverture de la baie (situation du 28 juin avant 08 :20).
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Même si le courant induit est ultra-superficiel à cause de la faiblesse de la
friction associée, il est suffisamment efficace pour chasser l’épaisseur
d’une dizaine à quelques dizaines de cm qui est concernée par l’eau douce
surnageante de l’effluent, comme en témoignent les dérives des flotteurs.
Cette situation peut être facilement estimée d’après l’absence de vent, les
quelques risées qui se propagent du fond de la baie vers la passe, et
surtout par le fait que les bateaux au mouillage dans la baie pointent vers le
fond de la baie (cf Fig. 19). L’autre avantage de cette période matutinale est
également l’absence quasi-totale de fréquentation /utilisation du plan d’eau.
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Annexe : affiche capitainerie
Etude des courants superficiels dans la baie de Port-Cros
Laboratoire d'Océanographie et de Biogéochimie (LOB), CNRS UMR 6535
Université de la Méditerranée, Centre d'Océanologie de Marseille
Antenne de Toulon, c/o IFREMER, BP 330, F-83507 LA SEYNE
Resp. scientifique : Isabelle Taupier-Letage
L’objectif de l’étude est d’effectuer un suivi des différents rejets domestiques (station
d’épuration, bateaux) dans la baie de Port-Cros, ce qui requiert l’étude du courant dans une couche
superficielle de quelques mètres d’épaisseur.
La station d’épuration et les bateaux rejettent des éléments qui tendent d’abord à remonter
vers la surface (eaux relativement douces, donc moins denses) et à s’y étaler avant de se mélanger,
plus ou moins facilement, avec les eaux superficielles sous l’effet de la turbulence naturelle (courants,
vagues) ; à noter que ce mélange est aussi dépendant de la stratification, donc de la saison. Le
déplacement de cette couche superficielle est ensuite soumis d’une part au courant marin qui peut
pénétrer dans la baie, d’autre part au vent.
Pour décrire le courant dans la couche superficielle, nous utilisons des flotteurs en mousse de
1 à 2m² qui, une fois imbibés d’eau, permettent de suivre le déplacement de cette couche sans être
directement entraînés par le vent. Ces flotteurs, largués systématiquement avec un bateau du Parc
suivant un réseau défini (à l’entrée et dans la baie), sont suivis en continu au moyen des photos prises
à intervalles réguliers (de l’ordre de la minute). On extrait des photos leurs positions successives, qui
déterminent ainsi des lignes de courant.
Compte tenu de la fréquentation de la baie au cours de la période estivale, les expériences de
suivi des flotteurs commencent relativement tôt le matin (~7h), pour se terminer en fin de matinée.
MERCI D’EVITER LES FLOTTEURS ET DE NE PAS LES RAMASSER
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Photos prises à 22 minutes d’intervalle le 28 juin 2005 (les flotteurs sont colorés au traitement)
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Bibliographie succincte
Claude Millot et Isabelle Taupier-Letage, 2005. Circulation in the
Mediterranean Sea, The Handbook of Environmental Chemistry, Volume K, May
2005, Pages 29 - 66 DOI: 10.1007/b107143
(accessible sur http://www.ifremer.fr/lobtln/OTHER/Millot_Taupier_handbook.pdf )
Millot C., 1999. Circulation in the Western Mediterranean sea. J. Mar.
Systems, 20, 1-4, 423-442.
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Index des sigles utilisés
AVHRR : Advanced Very High Resolution Radiometer
CMS : Centre de Météorologie Spatiale (Lannion)
LOB : Laboratoire d’Océanographie et Biogéochimie
NOAA :National Oceanic and Atmospheric Administration
SATMOS : Service d’Archivage et de Traitement Météorologique des
Observations Spatiales
N, E, S, W : points cardinaux
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