Lexique des termes marins

Le NIVEAU MOYEN DE LA MER

Le niveau de la mer varie constamment, donnant à l'onde marine, soumise au rythme incessant du flux et du reflux, l'apparence de la vie.

Ces mouvements très divers, caractérisés par leur rythme, peuvent être périodiques, apériodiques (ou transitoires) ou encore très lentement variables.

Par définition, le niveau de la mer est la hauteur de la surface marine mesurée par rapport à un repère fixe situé sur la côte.

Les variations du niveau de la mer sont classées suivant leur période, qui peut varier :

• De 10 à 30 secondes : ce sont les vagues et les houles engendrées par les vents.
• De quelques minutes à quelques heures, ce sont :
  • Les surf-beats, battements dus au déferlement des vagues.
  • Les swells, houles très longues et de petite amplitude.
  • Les seiches, ondes dues à des modes de résonance caractéristiques des baies et des bassins.
  • Les ondes de berge dues à des modes caractéristiques du plateau continental.
• De quelques heures à quelques jours : ce sont les ondes de marée, dont le mécanisme, très complexe, est lié à la réponse du système hydrodynamique aux attractions luni-solaires (voir l'article sur les marées).
• De quelques jours à quelques siècles enfin : ce sont les mouvements induits par le vent, la pression atmosphérique, certains facteurs climatiques (telles les variations de température) ou par les mouvements de la croûte terrestre.

On peut donc définir le niveau moyen de la mer comme étant la hauteur de la surface marine mesurée sans tenir compte ni des vagues, ni des houles, ni des composantes de la marée dont la période est inférieure à 25 heures.

 

Mesure du niveau moyen

Le niveau moyen de la mer est mesuré à l'aide d'un marégraphe ou d'un médimarémètre.

Le marégraphe ne tient pas compte des oscillations de la houle, car la constante de temps de l'appareil est supérieure à la période de ces oscillations. Quant aux ondes de marée, elles sont filtrées numériquement en intégrant sur une durée de 24 h (ou plus) le niveau de la mer.

Le médimarémètre permet de filtrer mécaniquement les ondes de marée grâce à un capteur communiquant avec la mer par l'intermédiaire d'une enveloppe en porcelaine poreuse qui lui donne une très grande constante de temps.

Il s'agit d'un tube dont le fond poreux laisse filtrer lentement l'eau tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre. Les oscillations extérieures dues à la marée sont ainsi considérablement réduites d'amplitude et présentent un retard de phase car le fond poreux laisse filtrer l'eau plus lentement que la variation de niveau de la marée. Le niveau est déterminé journellement par une tige graduée que l'on plonge dans le tube.

Variations du niveau moyen

Les variations les plus rapides du niveau moyen de la mer sont en relation avec des facteurs météorologiques :

- La pression atmosphérique, qui s'exerce sur la surface de la mer, modifie la forme de cette surface : en effet à une augmentation de la pression atmosphérique de 1 mbar correspond une baisse du niveau de la mer de 1 centimètre. Ainsi, entre deux points dont l'un est caractérisé par la présence d'un anticyclone (1 050 mbar) et l'autre par la présence d'une forte dépression (950 mbar) la différence du niveau moyen de la mer atteint 1 mètre.

Dans la réalité, les phénomènes sont très complexes car la rotation de la Terre intervient pour modifier les mouvements. La réponse de l'océan n'est jamais statique, car un courant quasi géostrophique vient contre-balancer les forces de pression. Les effets hydrodynamiques qui découlent des variations de pression peuvent aussi créer des seiches ou des ondes de berge.

En général, on observe une très forte corrélation entre la pression atmosphérique et le niveau moyen de la mer ; cependant, le coefficient des proportionnalités entre ces deux facteurs peut varier entre 0,5 et 2.

- Le vent intervient différemment sur le niveau de la mer suivant qu'il souffle parallèlement ou perpendiculairement au rivage.

La tension qu'exerce sur l'eau la composante du vent perpendiculaire au rivage tend à accumuler les eaux à la côte, ou inversement, lorsqu'elle est dirigée vers le large, à faire baisser le niveau moyen.

Cet effet est proportionnel au fetch et inversement proportionnel à la profondeur de l'eau : il sera donc particulièrement sensible dans les zones caractérisées par une grande extension du plateau continental.

La composante du vent parallèle au rivage crée un courant qui engendre, par ajustement géostrophique, une pente de la surface marine, c'est-à-dire une variation du niveau moyen. Ces variations, généralement faibles (de l'ordre de quelques décimètres), peuvent devenir, dans certaines circonstances, très importantes, voire catastrophiques.

A tous ces effets conjugués peut s'ajouter une amplification due aux phénomènes de propagation ainsi qu'à la forme des baies et des bassins. On observe alors une élévation du niveau moyen qui peut atteindre plusieurs mètres et provoquer à la côte des dégâts considérables : c'est le phénomène d'onde de tempête (ou « storm-surge »), appelé aussi raz de marée météorologique.
Les ondes de tempête les plus importantes se rencontrent en mer du Nord, en mer Baltique et en mer Adriatique. On se souvient notamment du 1er février 1953, quand, à la suite d'une forte tempête, le niveau de la mer monta de plus de 2,50 m le long des côtes de Hollande ; de nombreuses digues furent brisées ; on comptait 257000 ha inondés et plus de 2 000 disparus.
De même, en mer Adriatique, les surélévations du niveau de la mer provoquent des dégâts irréparables dans les maisons de Venise.

Ces raz de marée d'origine météorologique ne doivent pas être confondus avec les tsunamis, qui sont liés à des mouvements brusques de l'écorce terrestre. La durée des tsunamis est très courte (quelques dizaines de minutes), mais leur amplitude peut atteindre plusieurs mètres en des points particuliers des côtes où le phénomène de réfraction intervient.

 

Les variations du niveau de la mer provoquées par des facteurs climatiques saisonniers sont généralement de moindre amplitude. En particulier, celles qui sont dues aux variations saisonnières de pression atmosphérique sont très faibles. En revanche, les variations de température de la masse océane (notamment dans les deux cents premiers mètres) peuvent induire des variations du niveau moyen de l'ordre de quelques dizaines de centimètres ; elles sont plus importantes aux latitudes élevées où les amplitudes thermiques sont très grandes.
Dans l'hémisphère Nord, le niveau moyen est maximal en octobre-novembre et minimal en mars-avril ; c'est l'inverse dans l'hémisphère Sud.

Enfin, le niveau moyen de la mer est également soumis à des variations très lentes, difficiles à étudier car elles nécessitent de longues séries d'observations.

Les principales causes de ces variations à long terme sont :

• d'une part, le « stockage » ou la fonte des glaces polaires (si toutes les glaces polaires arctiques et antarctiques fondaient, le niveau des mers augmenterait de 30 m environ).
• d'autre part, les mouvements lents de la croûte terrestre, qui jouent également un rôle dans ces variations.

On a calculé que, depuis 1891, le niveau s'élève de 1,77 cm par an à Brest et de 0,70 cm par an en Suède. La cause de ces mouvements doit être recherchée dans le réchauffement climatique actuel, qui a provoqué une fusion importante des glaciers.

 

A ces variations temporelles du niveau moyen s'ajoutent des variations spatiales dues à la variabilité de l'intensité des courants marins le long des côtes ou encore à la diversité morphologique des fonds.
Ainsi, le long d'un cap le niveau moyen est supérieur à celui qui est observé au fond d'une baie.