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Cession de chaleur solaire aux eaux côtières du golfe de Gascogne en été : étude par télédétection - article ; n°1 ; vol.116, pg 561-576

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Norois - Année 1982 - Volume 116 - Numéro 1 - Pages 561-576
La télédétection dans le domaine de l'infrarouge thermique permet d'accéder à la connaissance du champ de température superficielle de l'océan. Plusieurs scènes de bonne qualité acquises par le satellite HCMM en 1978, dans le cadre de la mission NASA AEM-A, ont révélé l'existence en plein été, d'étendues d'eau froide localisées à proximité des îles et des hauts-fonds qui bordent le littoral sud-armoricain. Ce phénomène est attribué aux puissants courants de marée côtiers qui, par leur action dans les eaux peu profondes, détruisent la thermocline saisonnière et créent des volumes d'eau bien homogénéisée du fond à la surface, plus froide que les eaux superficielles du large. Une corrélation établie entre les mesures satellitaires et des observations faites au cours de missions océanographiques traditionnelles confirme ce résultat.
Transfer of solar energy to coastal water, in the Gulf of Biscay in summertime : remote-sensing study.
HCMM digital products have been processed and five HCMM typical scenes of good quality have been studied because they revealed cold water areas near islands and shoals, in Summer, along the south Brittany shore. Tidal currents in shallow water destroy the seasonal thermocline and turbulence is responsible of these well-mixed cold water areas, separated from hot stratified offshore water by a transitional zone where thermal gradients are high. Satellite measurements are compatible with ground truth data analysis.
16 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.

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Publié le 01 janvier 1982
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Langue Français
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J. Cassanet
Cession de chaleur solaire aux eaux côtières du golfe de
Gascogne en été : étude par télédétection
In: Norois. N°116, 1982. pp. 561-576.
Résumé
La télédétection dans le domaine de l'infrarouge thermique permet d'accéder à la connaissance du champ de température
superficielle de l'océan. Plusieurs scènes de bonne qualité acquises par le satellite HCMM en 1978, dans le cadre de la mission
NASA AEM-A, ont révélé l'existence en plein été, d'étendues d'eau froide localisées à proximité des îles et des hauts-fonds qui
bordent le littoral sud-armoricain. Ce phénomène est attribué aux puissants courants de marée côtiers qui, par leur action dans
les eaux peu profondes, détruisent la thermocline saisonnière et créent des volumes d'eau bien homogénéisée du fond à la
surface, plus froide que les eaux superficielles du large. Une corrélation établie entre les mesures satellitaires et des
observations faites au cours de missions océanographiques traditionnelles confirme ce résultat.
Abstract
Transfer of solar energy to coastal water, in the Gulf of Biscay in summertime : remote-sensing study.
HCMM digital products have been processed and five HCMM typical scenes of good quality have been studied because they
revealed cold water areas near islands and shoals, in Summer, along the south Brittany shore. Tidal currents in shallow water
destroy the seasonal thermocline and turbulence is responsible of these well-mixed cold water areas, separated from hot
stratified offshore water by a transitional zone where thermal gradients are high. Satellite measurements are compatible with
ground truth data analysis.
Citer ce document / Cite this document :
Cassanet J. Cession de chaleur solaire aux eaux côtières du golfe de Gascogne en été : étude par télédétection . In: Norois.
N°116, 1982. pp. 561-576.
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/noroi_0029-182X_1982_num_116_1_4072n° 116, Poitiers, octobre-décembre 1982. Norois,
Cession de chaleur solaire aux eaux
côtières du golfe de Gascogne en été :
étude par télédétection
par J. CASSANET
École Pratique des Hautes Études et École Normale Supérieure. Montrouge*
La cartographie automatique des données de télédétection satellitaire
dans la bande spectrale de l'infrarouge thermique permet d'accéder à la
connaissance du champ de température superficielle de l'océan. Nous avons
pu disposer pour cette étude d'enregistrements satellitaires HCMM acquis
au-dessus des côtes françaises de mai 1978 à février 1979. Le satellite
HCMM mis sur orbite par la NASA en avril 1978 présente la particularité
de survoler une même région à 12 heures d'intervalle (02 h et 14 h T.U.,
environ) tous les 16 jours. Il est équipé du radiomètre HCMR qui, balayant
au sol une bande de 700 km transversale au sens de progression du satellite,
peut y détecter les signaux électromagnétiques émis dans deux bandes
spectrales : de 0,5 |im. à 1,1 |im. dans le visible et de 10,5 |tm. à 12,5 |im.
dans l'infrarouge thermique. Les résolutions spatiale et thermique sont
respectivement de 500 m et 0,5 K. Ces performances, meilleures que celles
des satellites NOAA dont les données ont été couramment utilisées en
météorologie et en océanographie depuis une dizaine d'années, nous ont
permis d'observer des phénomènes de détail jusqu'alors mal révélés.
Nous avons plus particulièrement étudié les températures de surface des
eaux littorales de Belle Ile à l'île d'Yeu à partir de 21 scènes HCMM
de qualité satisfaisante. Au Laboratoire de Géographie de l'Ecole Normale
Supérieure, à Montrouge, nous avons appliqué à ces données un traitement
informatique de correction géométrique, mise à une échelle choisie, et
lissage, cette dernière opération ayant pour but d'éliminer les irrégularités
inhérentes au fonctionnement du détecteur et de la chaîne de transmission
des données (lignage, bruit de fond...).
Parmi cet ensemble de données, nous avons sélectionné cinq enregis
trements satellitaires correspondant à des situations hydrologiques variées
et révélant des constantes que nous décrirons et que nous tenterons d'inter
préter.
* Equipe de Recherches associée au CNRS n° 867. Responsable : F. Verger.
Travaux réalisés grâce aux moyens mis à disposition par le C.N.E.X.O. (contrat
80-6162) et le C.N.E.S. (convention 222).
Mots-clés : Eaux littorales. Estuaire de la Loire. Fronts thermiques. Golfe de Gascogne.
Satellite. Télédétection. Thermocline. Thermographie. J. CASSANET 562
I. — METEOROLOGIE, HYDROLOGIE ET ENREGISTREMENTS
SATELLITAIRES.
Météorologie :
Les cinq dates retenues, du début à la fin de l'été 1978 (fig. 1) corre
spondent à des situations météorologiques semblables dont les traits
principaux sont les suivants : zones de hautes pressions sur l'Atlantique
Nord, subissant une lente progression vers l'est ; vents faibles (vitesse
moyenne : 3,5 m/s ; vitesse maximum : 6 m/s) de secteur N.E. à E ;
températures nocturnes assez basses et températures diurnes élevées ;
bonne visibilité. On peut regretter ce manque de diversité dans les
situations météorologiques, mais il est un fait que l'acquisition des
données de télédétection est étroitement tributaire des conditions atmos
phériques, ce qui en limite l'échantillonnage dans les régions atlantiques.
V Enregistrement T('c)'
satellitaire
20 . Belle Ile ^
^5^§>\ —-lied Yeu 18 .
_t_ Pte de Chémoulin \\\ 16 .
14 .
\ 12 .
10 .
8 .
6 .
V*
4 -
2 .
Fig. stations 1. — météorologiques, Températures diurnes de janvier de l'air 1978 à (moyennes février 1979. mensuelles) en trois CESSION DE CHALEUR SOLAIRE AUX EAUX COTIERES 563
Hydrologie :
Ainsi qu'on peut le constater ci-dessous, les situations hydrologiques
correspondant aux cinq enregistrements sont variées.
10 juin Dates 19 août 31 août 15 sept. 28 oct.
Heure de
passage du 13 h 16 2 h 18 13 h 38 13 h 19 13 h 18
satellite
Coefficient
de marée 64 108 67 94 63
Heure de la
basse mer 13 h 00 22 h 27 8 h 57 8 h 49 7 h 39
à St-Nazaire
Heure de la
pleine mer 18 h 22 4 h 01 14 h 46 14 h 53 14 h 49
à St-Nazaire
3,5 m. 5,4 m. 4,9 m. 3,3 m. Marnage 3,6 m.
Aux différentes scènes, on peut associer :
— une marée de vives-eaux moyennes
— une de exceptionnelles
— trois marées moyennes parmi lesquelles on relève une situation de
basse mer et deux situations de fin de flot (1 h à 1 h 30 avant la
P.M.).
Dans cette région, les courants de marée, en relation avec la topographie
complexe des fonds, sont fort variables. Peu connus au large où différentes
études leur attribuent une vitesse comprise entre 0,5 et 1 nœud, ils se
renforcent à proximité du littoral et sont en général alternatifs, sauf dans
les baies. Ils atteignent 1 à 2 nœuds entre l'île d'Yeu et l'île de Noirmoutier,
2 à 3 nœuds à l'ouest de la presqu'île de Quiberon, et 3 à 4 nœuds dans le
passage de la Teignouse, au sud de la presqu'île de Quiberon. Le rapport
de ces vitesses entre marées de vives-eaux et marées de mortes-eaux
varie de 1,6 à 2. En ce qui concerne le débit de la Loire, mis à part le
10 juin où il fut égal à 806 ra^/s, valeur proche du module longue période
de 825 m3/s, il s'est établi à moins de 350 m3/s pour les 4 autres scènes,
c'est-à-dire qu'il fut très faible.
II. — CHAMP DE TEMPERATURE SUPERFICIELLE DE L'OCEAN :
MISE EN EVIDENCE D'EAUX FROIDES COTIERES.
Scènes du 10 juin 1978 et du 15 septembre 1978 (fig. 2 et 5) :
On ne peut manquer d'être frappé par la similitude de formes et de
dimensions des nappes d'eaux les plus froides repérées par le satellite
en cette région pour ces deux dates, et c'est la raison pour laquelle nous
en effectuons une présentation commune. Il faut toutefois prendre garde
au fait que pour la scène du 10 juin, 12 niveaux radiométriques, soit 4,3° C
séparent les températures extrêmes alors que le 15 septembre, 2,5° C
seulement (soit 7 niveaux radiométriques) séparent les eaux les plus J. CASSANET 564
TACONS HCMR
Fig. 2. — Scène HCMM du 10 juin 1978 à 13 h 16. Le codage numérique
HCMR correspond à des températures croissantes de TO (50) TO + 4,5° C (62).
froides des eaux les plus chaudes. Le contraste thermique est donc très
fort en juin et les gradients thermiques près des îles sont élevés (de 1
à 2°C pour 5 km). Sur la scène du 10 juin 1978, deux étendues d'eaux
froides sont identifiables. L'une, de forme très massive enserre la presqu'île
de Quiberon et les minima de température s'y observent dans le passage
de la Teignouse. L'autre, qui s'étend de l'ouverture nord-ouest de la
baie de Bourgneuf au nord-est de l'île d'Yeu, présente une allure très
caractéristique en forme de S. En fait, il apparaît une similitude remar
quable entre le contour des isobathes — 10 m. et — 20 m., et celui de
cette étendue d'eau froide.
On retrouve sur la scène du 15 septembre 1978, les mêmes étendues
d'eaux froides. La figure 5, qui présente une aire plus réduite, révèle DE CHALEUR SOLAIRE AUX EAUX COTIERES 565 CESSION
TAXONS HCMR
55-56
57-58
53-€0
61-62
63-65
Fig. 3. — Scène HCMM du 19 août 1978 à 2 h 18. Le codage numérique HCMR
correspond à des températures croissantes de TO (56) à TO + 2°C (63).
toutefois quelques différences notables liées aux facteurs hydrologiques.
En effet, la scène du 10 juin avait été enregistrée à basse mer d'une marée
de coefficient 64 centièmes et la nappe d'eau froide située à l'ouest de
l'île de Noirmoutier est très nettement décollée de la pointe de l'Herbau-
dière (5 km environ). Par contre, la scène du 15 septembre fut enregistrée
1 h 30 avant la pleine mer d'une marée de coefficient 94 centièmes et la
nappe d'eau froide qui s'étend de l'île d'Yeu à l'île de Noirmoutier
contourne cette dernière par le nord en la jouxtant étroitement. Par
rapport à la situation du 10 juin, elle semble avoir pivoté vers l'est, 566 J. CASSANET
TA «INS HCMR 10 20 Km
1-50
51-52
Nprd 53-54
55-5S
51-60
S*. Na zaire
Fig. 4. — Scene HCMM du 31 août 1978 à 13 h 38. Le codage numérique HCMR
correspond à des températures croissantes de TO (50) à TO + 2,5° C (57).
l'axe de rotation étant au nord de l'île d'Yeu et son extrémité nord a
progressé de 8 km vers l'intérieur de la baie de Bourgneuf en cette fin de
flot. Par ailleurs, la Loire, dont les effluents thermiques vers l'ouest se
manifestaient jusqu'au Croisic le 10 juin (débit : 806 mVs), voit son
influence pratiquement limitée à une très faible partie de son estuaire
externe, le 15 septembre. DE CHALEUR SOLAIRE AUX EAUX COTIERES 567 CESSION
.52-514 10 20 Km
Fie. 5. — Scène HCMM du 15 septembre 1978 à 13 h 19 ; codage numérique
HCMR de TO (52) à TO + 4,5° C (65) ; A et B sont des stations du R.N.O.
effectuées au moment du passage du satellite.
Scène du 19 août 1978 (fig. 3) :
Cette situation enregistrée deux heures avant la pleine mer d'une marée
de vives-eaux exceptionnelles montre un développement tout à fait remar
quable des eaux froides. Les nappes identifiées sur les scènes précédemment
commentées tendent à se rejoindre et à former un ensemble continu, ]. CASSANET 568
" '•'-'
-. V-Ù-o^v';*^-. '!;#Xi''^
Fie. 6. — Scène du 28 octobre 1978 à 13 h 18. Les zones les plus froides sont
en noir. Nuages au sud-ouest du golfe de Gascogne.
de l'île d'Yeu à l'ouest de la pointe du Croisic, au-dessus des bancs de
Guérande et de la Lambarde. Les minima de température s'observent
au nord de l'île de Noirmoutier, 2° C séparant les eaux les plus froides
des eaux les plus chaudes.
Scène du 31 août 1978 (fig. 4) :
Enregistrée environ une heure avant la pleine mer d'une marée de
coefficient 67 centièmes, cette scène révèle des étendues d'eaux froides
beaucoup plus limitées que le 10 juin ou le 15 septembre. Il est notamment CESSION DE CHALEUR SOLAIRE AUX EAUX COTIÈRES 569
intéressant de la comparer à la situation du 15 septembre (fig. 5) également
acquise en fin de flot, mais par une marée de fort coefficient. L'écart
entre températures minimales et maximales est le même dans les deux
cas, soit 2,5° C, mais la scène du 31 août présente un contraste thermique
très faible, notamment entre Belle-Ile et la baie de la Vilaine.
Scène du 28 octobre 1978 (fig. 6) :
Nous avons choisi de présenter ici l'intégralité de l'enregistrement
HCMM sous forme photographique afin de montrer comment s'intègrent
les structures thermiques précédemment évoquées dans l'ensemble des
eaux littorales du sud du golfe de Gascogne. On constate qu'en fait ces
étendues d'eaux froides s'insèrent dans une bande côtière d'eau froide
d'une largeur de 25 à 30 km, du bassin d'Arcachon à l'île d'Yeu, puis
plus large face à l'estuaire de la Loire. L'étude infographique révèle que
cette bande littorale est séparée des eaux du large par un renforcement
très net du gradient thermique, de l'ordre de 1 à 2°C par 10 km, ce qui
est important. Rappelons que Raillard (1975) considère qu'il y a front
thermique lorsque la température varie de plus de 1°C sur une distance
inférieure ou égale à 10 km, et ceci s'observe pour cette date en plusieurs
endroits à quelques dizaines de kilomètres de la côte. Cette zone à carac
tère frontal est pratiquement associée à l'isobathe — 50 m. Perpendicu
lairement à cette zone, se développent des insertions d'eau froide dans les
eaux chaudes du large. Ce phénomène présente une périodicité remarquable
puisqu'on observe du bassin d'Arcachon à la baie d'Audierne une dizaine
de ces intrusions assez régulièrement espacées de 35 à 50 km. Ces déchi
rures de la nappe d'eau chaude du large affectent cette dernière sur 40 à
50 km de profondeur.
III. — INTERPRETATION.
Chacune des scènes étudiées fait apparaître une nette concordance entre
les contours des étendues d'eaux froides et les isobathes dans cette région
où les courants de marée s'exercent puissamment. D'autre part, la pré
sence quasi-permanente de cette bande littorale d'eau superficielle froide
tout au cours de l'été et l'importance des gradients thermiques observés
nous a conduit à envisager dans ces régions un processus de formation
de ces structures analogue à celui de zones frontales étudiées
par ailleurs en Manche et en mer d'Iroise.
Le mécanisme de formation de ces fronts a été étudié par de nombreux
auteurs et nous le rappellerons brièvement.
Au large, pour une profondeur d'eau suffisante et en présence de
courants faibles, se crée au printemps et se développe en été une thermo-
cline saisonnière qui sépare les eaux réchauffées en surface et soumises
aux turbulences induites par le vent des eaux froides du fond. En ce qui
concerne la région étudiée, l'analyse de données issues du B.N.D.O. permet
de suivre l'évolution saisonnière de la thermocline, par exemple selon
deux radiales au sud de Belle-Ile et de l'île d'Yeu (fig. 7). Ainsi, en 1964,
au sud-ouest de l'île d'Yeu, la thermocline inexistante en février, est bien
formée en mai et se situe vers 20 m de profondeur, puis elle tend à