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Dynamique littorale

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des mouvements complexes

Les vagues comme moteur


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.

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)

 

Un courant instable











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.

 

Les ondes longues (infragravitaires)


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.