Hydrodynamique littorale : des mouvements complexes
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Les vagues comme moteur
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Les vagues sont la source de toute l'énergie qui met en mouvement la
zone littorale. Les vagues déferlent à l'approche de la côte
lorsque le rapport g entre la hauteur des vagues
H et la profondeur h est proche de g=0,4
(entre 0,3 et 0,5 en général). Ce déferlement transmet
une partie de cette énergie au courant littoral (voir
la page vagues, courants et niveaux d'eau). Ce courant littoral atteind
facilement des vitesses de 1 à 2 m/s (2 à 4 noeuds). Sa direction
et sa force dépendent fortement de la direction des vagues.
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| Courant littoral (flèches vers la droite) dans la zone
de déferlement (bleu clair), causée par l'arrivée des
vagues (traits bleus) avec une incidence oblique. La direction des crêtes
des vagues devient quasiment parallèle à la plage (en jaune)
lorsque la profondeur diminue. |
Circulation littorale sur la plage de Scripps (La Jolla, Californie).
Les vagues arrivent sur la plage avec des angles différents à
gauche et à droite de la photo. Le courant littoral qui en résulte
converge au milieu en créant un "rip current" vers le large.
(Photo : Steve Elgar, WHOI, organisateur principal de NCEX)
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Un courant instable
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| Ci-contre le courant (flèches) calculé
par Ad Reniers (NPS, Monterey) avec le modèle numérique Delft3D,
sur la plage de Palm Beach en Australie (la topographie de +5 à -20
m est indiquée en couleurs), à partir du forçage par
les vagues. On remarque que le courant littoral fait de nombreux méandres
qui oscillent légèrement. Ce type de méandres a été
observé à de nombreuses reprises, en particulier à
Duck, en Caroline du Nord. Ces méandres sont en partie controlés
par la topographie du fond, mais ils sont essentiellement le résultat
d'une instabilité hydrodynamique. Certains de ces méandres
prennent la forme de courants dirigés vers le large. Ce sont les
courants de baïne (rip currents en anglais), fréquents et dangeureux,
en particulier sur les plages du littoral Aquitain. |
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Les ondes longues (infragravitaires)
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On a vu que les variations de la hauteur des vagues induisent des forces sur
la circulation moyenne. Des forces similaires existent aussi à des échelles
intermédiaires pour des mouvements dont la période est entre 20
secondes et quelques minutes. En effet les vagues sont irrégulières
et apparaissent souvent sous forme de groupes. Il y a donc des oscillation à
l'echelle de ces groupes : ce sont les ondes longues, aussi appelées
"ondes infragravitaires" (infragravity waves en anglais). Le mouvement de ces
ondes est légèrement différent de celui des vagues : leur
vitesse de propagation est la même que celle des vagues qui les accompagnent,
alors que leur période est beaucoup plus longue (environ 10 fois), on
les appelle alors "vagues liées". Ces oscillations sont d'autant plus
importante que la cambrure (la pente) des vagues est importante, et elles sont
donc fortement amplifiées au voisinage du rivage. Tout près de
la plage il est fréquent que les variations de surface soient essentiellement
dues aux ondes longues dont la contribution peut être plus forte que les
vagues. Ce sont ces oscillations qui peuvent surprendre le baigneur qui croyait
avoir posé sa serviette au sec et la retrouve mouillée (même
là où la marée est faible).
Une fois arrivées jusqu'à la plage ces oscillations sont fortement
réfléchies et se propagent alors comme des "vagues libres" avec
leur propre vitesse (qui peut être très rapide). Ces oscillations
sont alors de faible amplitude car l'essentiel de leur énergie est piégée
près de la côte sous forme d'ondes de coin (edge waves en anglais)
et seule une petite partie s'échappe vers le large.
Les ondes longues, en particulier lorsqu'elle sont liées
aux groupes de vagues, sont très importante pour le transport du sable.
En effet, elles sont en opposition de phase avec les groupes et ont ainsi tendance
à transporter les sédiments vers le large.
