Escale 5 : Quel est le mécanisme des marées ?

La marée astronomique

La marée correspond à une oscillation périodique du niveau de la mer. Ce phénomène est facilement observable dans les zones côtières. La marée résulte de la force d’attraction des astres et de la force centrifuge de la Terre.

Le Soleil et la Lune exercent une force d’attraction sur l’eau des océans. Cette force est proportionnelle à la taille et à la distance des astres par rapport à la Terre.
Le Soleil exerce 2/5 de la force d’attraction totale, la Lune les 3/5 restants.
La force d’attraction (Fa) des astres agit sur la surface des océans. L’eau est déplacée en direction de l’astre attracteur (point zénithal) et le niveau de la mer monte.

La Lune gravite autour de la Terre (en 29 jours environ) et le couple Terre – Lune autour du Soleil (en 365 jours environ).

La force centrifuge (Fg) contrecarre la force d’attraction Fa) qui tend à rapprocher les astres les uns des autres. Elle est visible sur les surfaces déformables telles que l’eau.
L’eau est déplacée dans la direction opposée de celle de l’astre attracteur (point nadiral). A cet endroit, le niveau de l’eau est haut.

La force génératrice de la marée (FM) est la résultante de la force d’attraction des astres et de la force centrifuge de la Terre.
Cette force déforme la surface des océans.

Les astres se déplaçant constamment, les forces ne s’exercent pas toujours au dessus du même point.
L’onde de marée suit toujours la zone d’attraction maximum. Elle est soumise à la force de Coriolis (rotation de la Terre sur elle-même), sa trajectoire peut être modifiée par la présence de continents et sa propagation peut être ralentie par frottement en fonction de la topographie sous marine.

La marée est de type semi diurne en Bretagne. Le mouvement s’inverse toutes les 6 heures. L’eau monte (courant de flot) durant 6 heures jusqu’à atteindre la hauteur maximum appelée « pleine mer », puis redescend (courant de jusant) pendant 6 heures jusqu’à la « basse mer » (niveau le plus bas). Puis le mécanisme se reproduit.

L’amplitude des marées dépend de la position des deux astres par rapport à la Terre.
Lorsque la Lune et le Soleil sont alignés avec la Terre, les marées sont de vives-eaux (grandes marées).
Elles se produisent à la nouvelle lune (NL) et à la pleine lune (PL). Ces deux configurations s’appellent des syzygies.

Quand les deux astres forment un angle droit avec la terre, les forces d’attraction sont faibles ; les marées sont de mortes-eaux. Elles ont lieu pendant le premier (PQ) et le dernier quart lunaire (DQ). Ces deux configurations s’appellent quadratures.

Les marées de vives eaux (VE) et de mortes eaux (ME) se produisent deux fois par cycle (un cycle durant 29 jours).

Les marées les plus importantes ont lieu aux équinoxes (21 mars - 23 septembre).

La mer Méditerranée étant isolée de l’océan mondial, la masse d’eau impliquée est limitée à celle du bassin méditerranéen. Les amplitudes maximales enregistrées avoisinent les 60 cm.
La marée est de type semi diurne à inégalité diurne.

Attention toutefois à ne pas confondre l’influence de la marée avec celle de la pression atmosphérique.

La marée barométrique

La pression atmosphérique a un impact important sur le niveau moyen des océans.
La répartition des champs de pressions n’étant pas homogène à la surface des mers et des océans, on va observer des différences de hauteur d’eau.

Dans les zones de hautes pressions (anticyclone), la mer subit une décote (baisse du niveau moyen).

A l’inverse, dans les zones de basses pressions (dépression), la mer subit une surcote (hausse du niveau moyen).

Quand ces phénomènes se cumulent à la marée astronomique (surcote et pleine mer, décote et basse mer), la hauteur de l’eau peut varier énormément par rapport à sa côte moyenne (reportée sur les cartes marines et IGN).

Les tables de prédiction de marée astronomique ne tiennent pas compte de l’action de la pression atmosphérique.
La prédiction doit être revue à la hausse dans le cas d’une dépression, à la baisse pour un anticyclone. On utilise alors un tableau de correction établi par rapport à la pression atmosphérique moyenne.

Le niveau moyen de la mer (niveau 0) correspond à une pression de 1013,25 hectopascals (pression de référence). Il faut ajouter 1 cm ou enlever 1cm de hauteur d’eau par hectopascal de différence avec la pression de référence.
Si la pression atmosphérique est de 1023 hPa (conditions anticycloniques), il faut enlever 10 cm à la hauteur d’eau mesurée (ou observée).
A l’inverse, si la pression atmosphérique est de 983 hPa (dépression), il faut rajouter 30 cm à la hauteur d’eau mesurée (ou observée).

Le vent agit également sur la marée barométrique. Il peut renforcer ou au contraire annuler l’effet de cette marée.
Un vent de terre fort et constant provoque une baisse du niveau de la mer pouvant aller jusqu’à 1 mètre.
Un vent fort et constant soufflant de la mer vers la terre provoque une élévation du niveau de l’eau pouvant aller jusqu’à 1 mètre.

En Méditerranée, où le phénomène des marées astronomiques est faible, la marée barométrique et (ou) le vent peuvent le masquer complètement.

Le calcul des marées astronomiques

En France l’organisme chargé de la prédiction des marées est le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM ) Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM )
La méthode du calcul des marées est utilisée pour estimer la hauteur d'eau, dans un lieu donné en un temps donné.

Le calcul des marées peut être effectué à l'avance car elles dépendent deux constantes :

Les marées en France sont de type semi-diurne. C’est à dire qu'il y a 2 pleines mers « PM » (marées hautes) et 2 basses mers « BM » (marées basses) en 24 heures (en réalité 25 heures). Durant la journée, les 2 marées qui se suivent peuvent être d'ampleur identique ou différente. Il y a deux autres catégories de marées : les diurnes (une pleine mer et une basse mer) et les mixtes (en un même lieu semi diurne et diurne).

Pour les ports principaux, ou ports de référence comme les ports secondaires, ou ports annexes, l’Annuaire des Marées fournit les horaires et les hauteurs d’eau de la pleine mer et de la basse mer.
La marée est maximale dans la région de Saint Malo / Granville et va décroissant en descendant le long de la côte atlantique avec une marée très faible en Méditerranée.

Le coefficient de marée indique l'ampleur de la marée. La valeur du coefficient de marée est comprise entre 20 et 120.
Un coefficient de 120 correspond à une marée forte et un coefficient de 20 à une marée faible.

L'annuaire des marées indique pour chaque jour et pour chaque port principal :

Pour les ports rattachés (donc non principaux) comme Cancale, les heures et les hauteurs des marées se déduisent ou s’ajoutent des données de la marée du port principal dont ils sont rattachés (Saint Malo) en appliquant des corrections (par exemple 5 minutes et 0,75 cm).

Pour connaître l'évolution de la hauteur de l'eau à marée montante et à marée descendante, il faut appliquer la règle des sixièmes (1/6) et la règle des douzièmes (1/12).

Pour illustrer la méthode de calcul, nous allons prendre un exemple fictif pour le port de Saint Malo pour la journée du 4 février 2009 (coefficient de marée : 74) :

Les règles de calcul des sixièmes et des douzièmes sont faits pour la marée montante (basse mer : 5H53 - pleine mer : 11H16) et pour la marée descendante (pleine mer : 11H16 - basse mer : 18H16).

La règle des sixièmes s'applique à la durée de la marée montante (entre l'horaire de la basse mer BM et celui de la pleine mer PM) ou descendante (entre l'horaire de la pleine mer et celui de la basse mer).
Le temps (horaire BM/ horaire PM ou l'inverse) se divise en six unités de temps, c’est la règle des sixièmes :
1/6 - 2/6 - 3/6 - 4/6 - 5/6 - 6/6

La règle des douzièmes s'applique à la variation de la hauteur d'eau lors de la marée montante (entre la basse mer BM et la pleine mer PM) ou descendante (entre la pleine mer et la basse mer).
La hauteur de l’eau se divise en douze unités de hauteur, c’est la règle des douzièmes :
1/12 - 2/12 - 3/12 - 3/12 - 2/12 - 1/12

A la marée montante, toutes les 54 mn (règle des sixièmes 1/6) la mer monte de 75,42 cm (règle des douzièmes 1/12).
A la marée descendante, toutes les 1h10 mn (règle des sixièmes 1/6), la mer descend de 74,17 cm (règle des douzièmes 1/12).