Environnement

Saint-Laurent: est-il possible de prédire l’arrivée de grandes marées?

Photo: Linda Marie Caldwell - iStock

Cédric Chavanne, Daniel Bourgault et Dany Dumont - La Conversation

16 juillet 2022 à 16h30 8 minutes de lecture

Les riverains de l’Est-du-Québec se souviennent sans doute du 6 décembre 2010, quand des conditions météorologiques exceptionnelles, combinées à de très grandes marées, ont provoqué des inondations le long du littoral du Saint-Laurent. Ces marées ont causé des dommages de plusieurs millions de dollars aux infrastructures publiques et privées.

ANALYSE – Ce jour-là, le niveau d’eau enregistré au marégraphe (appareil permettant de mesurer le niveau de la mer) de Rimouski a atteint 5,5 mètres, dépassant de 20 centimètres le précédent record datant de 1914. Bien qu’ayant atteint un niveau historique le 6 décembre 2010, ce phénomène des grandes marées se produit plus souvent qu’une fois aux 100 ans, comme en témoigne l’événement du 11 janvier 2016, quand de forts vents et de grandes marées ont de nouveau provoqué des inondations le long de la côte de l’Est-du-Québec.

Alors, quand pourraient avoir lieu les prochaines grandes marées du Saint-Laurent? Cédric Chavanne, Daniel Bourgault et Dany Dumont, chercheurs en océanographie physique à l’Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), se sont penchés sur cette question dans un article publié en 2016 dans la revue scientifique Le Naturaliste canadien. Voici les faits saillants.

Qu’est-ce qui cause les grandes marées?

Il faut d’abord comprendre quels ingrédients sont nécessaires pour produire une grande marée. La marée est une oscillation quotidienne de la mer dont le niveau monte et descend alternativement. Cette oscillation est principalement due à l’attraction gravitationnelle de la lune et du soleil s’exerçant sur les masses d’eau contenues dans les océans. On parle alors de marée astronomique.

Mais des oscillations du niveau de la mer peuvent aussi être causées par des variations de la pression atmosphérique et des vents. On parle dans ce cas de marée météorologique. Pour obtenir de grandes marées exceptionnelles, il faut obtenir de grandes marées astronomiques et météorologiques au même moment. Les grandes marées astronomiques sont prédictibles des dizaines d’années, voire des centaines d’années à l’avance, car les mouvements des astres sont bien connus. En revanche, les grandes marées météorologiques sont associées aux tempêtes, et ne sont prévisibles que quelques jours à l’avance, avec de grandes incertitudes sur leur amplitude.

Il est donc impossible de prédire longtemps d’avance quand les prochaines coïncidences de grandes marées astronomiques et météorologiques du Saint-Laurent se produiront. Cependant, il est possible de prévoir les moments de l’année favorables au phénomène des grandes marées. Pour cela, il faut comprendre les rouages de la marée astronomique.

Des marées au gré des astres

Commençons par examiner les marées causées par l’attraction gravitationnelle exercée par la lune, qui est plus forte que celle exercée par le soleil. En effet, bien que la lune soit beaucoup plus petite que le soleil, elle est aussi beaucoup plus proche de la terre de sorte que sa force d’attraction l’emporte sur celle du soleil. Pour des raisons expliquées ailleurs, la lune va générer deux marées hautes et deux marées basses par jour. On parle alors de marée semi-diurne (deux fois par jour).

Elle est caractérisée par le marnage, qui est la différence entre une marée haute et une marée basse successives. À Rimouski, le marnage de la marée semi-diurne causée par la lune est de 2,54 m.

Examinons maintenant les marées causées par l’attraction gravitationnelle exercée par le soleil. Tout comme la lune, celui-ci va générer deux marées hautes et deux marées basses chaque jour, mais avec un marnage plus faible : 0,81 m à Rimouski.

Lorsque le soleil et la lune sont du même côté de la Terre (nouvelle lune) ou chacun d’un côté opposé (pleine lune), leurs effets sur les marées s’additionnent, c’est-à-dire que la marée haute causée par la lune arrive au même moment que la marée haute causée par le soleil. Cela génère de grandes marées appelées marées de vives-eaux, avec un marnage de 3,35 m à Rimouski.

Cycle des marées de vives-eaux et de mortes-eaux (le dernier quartier de lune, qui correspond à des mortes-eaux, n’est pas montré, car il est similaire au premier quartier, mais avec la lune de l’autre côté de la Terre). (Cédric Chavanne), fourni par l’auteur

En revanche, lorsque le soleil et la lune sont à angle droit par rapport à la Terre (premier et dernier quartier de lune), leurs effets sur les marées se soustraient, c’est-à-dire que la marée haute causée par la lune arrive au même moment que la marée basse causée par le soleil. Cela génère de faibles marées appelées marées de morte-eau, avec un marnage de 1,73 m à Rimouski.

Les marées hautes de vives-eaux sont donc en moyenne plus hautes de 0,8 mètre que les marées hautes de morte-eau à Rimouski. La période du cycle vives-eaux/mortes-eaux est d’environ 15 jours.

Solstices et équinoxes

Mais pour obtenir de très grandes marées astronomiques, il faut considérer d’autres cycles encore plus longs, dont certains sont moins bien connus du public. Vous avez peut-être entendu parler des marées d’équinoxes, qui arrivent deux fois par an autour du 20 mars et du 22 septembre (plus ou moins une semaine à cause du cycle vives-eaux/mortes-eaux).

Aux équinoxes, le soleil se trouve au-dessus de l’équateur et les marées semi-diurnes sont alors maximales. En revanche aux solstices (autour du 21 juin et du 21 décembre), les marées semi-diurnes sont minimales. Cependant à Rimouski, les marées de vives-eaux aux équinoxes ont seulement 5 centimètres de plus de marnage que celles aux solstices.

Si l’on s’intéresse au niveau maximal des marées hautes, et non au marnage, il faut aussi considérer le niveau d’eau moyen sur un cycle de marée, qui a lui aussi un cycle semi-annuel : il est presque 10 centimètres plus élevé aux solstices qu’aux équinoxes à Rimouski, et l’emporte donc sur le cycle semi-annuel des marées semi-diurnes.

Les marées astronomiques les plus hautes arrivent donc autour des solstices à Rimouski, et non autour des équinoxes, mais la différence sur ce cycle semi-annuel n’est que de quelques centimètres, ce qui n’explique pas l’occurrence des grandes marées exceptionnelles.

Le rôle de la pression atmosphérique

Revenons donc à notre deuxième ingrédient nécessaire pour produire une grande marée exceptionnelle : la marée atmosphérique. Lors du passage d’une tempête, la pression atmosphérique diminue. L’atmosphère exerce alors moins de poids sur la mer et le niveau a alors tendance à monter localement. De plus, des vents soufflant en direction de la côte vont pousser l’eau vers la côte et faire augmenter le niveau de la mer à la côte. Les fortes vagues générées par le vent vont ainsi pouvoir déferler plus haut sur le rivage.

Lors de la tempête du 6 décembre 2010, le niveau d’eau maximum enregistré au marégraphe de Rimouski a dépassé d’environ 1 mètre le niveau maximum prédit par la marée astronomique. C’est beaucoup plus élevé que les variations semi-annuelles des marées astronomiques, mais c’est similaire aux variations du cycle vives-eaux/mortes-eaux.

Niveau de la mer enregistré au marégraphe de Rimouski lors des grandes marées du 6 décembre 2010. Modifié de Bourgault et collab. (2016). (Cédric Chavanne), fourni par l’auteur

Et donc, pouvons-nous prédire l’occurrence de très grandes marées ? Les grandes marées exceptionnelles dans le Saint-Laurent peuvent arriver à n’importe quel moment de l’année, et pas seulement aux solstices ou aux équinoxes, à condition qu’il y ait une très forte tempête pendant des marées de vives-eaux.

Les tempêtes étant en général plus intenses en hiver qu’en été sur le Saint-Laurent, les grandes marées exceptionnelles ont plus de chance d’arriver en hiver, comme le montrent les récents événements du 6 décembre 2010 et du 11 janvier 2016. Or, en hiver, la glace de mer limite la génération de vagues et protège le rivage de l’impact de celles-ci.

Cependant, avec le raccourcissement de la présence de glace de mer dû au réchauffement climatique, le risque que de grandes marées submergent les rives de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent en hiver va très certainement augmenter dans les prochaines décennies.

Cet article fait partie de notre série Le Saint-Laurent en profondeur. Ne manquez pas les nouveaux articles sur ce fleuve mythique, d’une remarquable beauté. Nos experts se penchent sur sa faune, sa flore, son histoire et les enjeux auxquels il fait face. Cette série vous est proposée par La Conversation.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.