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Courant et calcul des marées en navigation

Courant et calcul des marées en navigation
10 septembre 2018 Patrick Belliot
Marée cote Atlantique

Courant et calcul des marées en navigation

Route Fond et Route surface – Règle des douzièmes

Qu’est-ce que la marée ?

La marée est le mouvement périodique du niveau de la mer sur la surface du globe terrestre.

La mer :

  • monte, on parle alors du « flux » ou du « flot »
  • et descend, on parle ici du « reflux » ou du « jusant »

Ce phénomène est dû en grande partie aux attractions de la lune et dans une moindre mesure du soleil. Elle est également dû à la force centrifuge générée par la rotation de la terre sur elle-même. La marée varie considérablement selon le lieu, mais elle est très prévisible de nos jours.

La comprendre, la prédire, l’expliquer a toujours été un enjeu pour la navigation maritime.

Importance et complexité du phénomène de marée

Maîtriser le calcul des marées est plus ou moins important en fonction de son bassin de navigation. En effet, à Tahiti, le marnage (« l’amplitude » de la marée) n’est que de quelques centimètres, alors qu’en Bretagne il peut facilement dépasser 10 mètres !

Cela est dû au fait que les forces de marées agissent sur des masses qui réagissent différemment et ne se déplacent pas instantanément. Il y a des phénomènes complexes de résonance des océans, de propagation d’ondes de surface, de réflexions sur les côtes…Les marées observées ont un retard sur le passage de la lune, et leurs hauteurs sont donc très variables pour toutes ces raisons.

Cela dit, les influences de la marée vont bien au-delà, car les continents eux mêmes la subissent et s’élèvent par endroit de plusieurs dizaines de centimètres ! Et il en va de même pour l’atmosphère. Concernant les éléments plus petits comme les plantes et le corps humain par exemple, l’influence de la lune et de la marée suscite toujours nombre de débats dans lesquels je n’entrerai pas…En tout cas, la marée est encore aujourd’hui la source de bien des questions auxquelles nous n’avons pas de réponse.

Cela dit, afin de pouvoir entrer ou sortir d’un port, d’un fleuve ou d’une rivière, les navires qui sillonnent les mers où les marnages sont importants, sont obligés de tenir compte du phénomène. Ils doivent essayer de prédire les courants et les hauteurs d’eau. Pour la navigation, la marée a deux principales conséquences qui nous intéressent :

  • Les courants de marées
  • Les variations de hauteur d’eau dans les ports, les estuaires, sur les hauts fonds et dans les zones côtières en général…

Les courants : Route surface et route fond

La marée engendre des courants plus ou moins forts en fonction de l’endroit où l’on se trouve. Ces courants parfois très puissants s’inversent en quelques heures, ils déplacent des bancs de sable et modèlent nos côtes, provoquent des vagues et des remous parfois dangereux.

La route que les navires suivent à la surface des flots est décalée par les courants de marées. De surcroît, leur vitesse est également modifiée par les courants. Pour une personne habituée à circuler à terre, ce décalage de la route en mer n’est pas facile à appréhender. Mais il est très important d’en tenir compte dès que l’on navigue dans des zones où la marée est conséquente.

On parle de :

  • « Route surface » (Rs) et de « vitesse surface » (Vs) lorsque la route et la vitesse ne sont pas corrigées du courant
  • « Route fond » (Rf) et « vitesse fond » (Vf) lorsque la route surface est corrigée du courant. Le déplacement « sur le fond » est celui que le navire effectue vraiment entre son point de départ et son point d’arrivée, celui qu’il fait sur la carte marine ou que trace un GPS par exemple.

Bien sûr, lorsque le  courant est nul route et vitesse « surface » sont égales aux route et vitesse « fond« . En pratique, ces écarts ne se calculent pas, ils sont mesurés en traçant les routes et les courants sur une carte marine.

Ainsi, prenons l’exemple d’un fameux trois mats fin comme un oiseau qui suit une route surface vers l’ouest (270°) à une vitesse surface de 5 nœuds. Supposons qu’il subisse un courant de 1 nœud qui porte au sud (180°).

Notez au passage ce vocabulaire, il s’agit d’une convention : Contrairement au vent, le courant « ne vient pas de… » => il « porte au…« .

En tout cas, notre fameux trois mats verra sa route fond se décaler vers le sud. La construction ci-dessous nous permet de mesurer que dans ces conditions, sa route fond sera au 259° et sa vitesse fond de 5.1 nœuds (Kn pour « Knots »).

Route fond et route surface

Si ce navire dont vous avez sûrement deviné le nom souhaite maîtriser sa trajectoire et arriver à destination (San Francisco, évidemment) par le chemin le plus court, il a donc intérêt à tenir compte du courant ! Et à tenter de l’anticiper…

Hauteur d’eau, sonde, marnage et profondeur

Avant d’expliquer le calcul des marées, il faut être clair sur le vocabulaire ! Il faut savoir au minimum :

  • Le marnage est la différence de hauteur d’eau entre la Basse Mer (BM) et la Pleine Mer (PM). Par exemple : Si la hauteur d’eau d’une BM est de 1 mètre et que celle de la PM est de 7 mètres, le marnage est égal à 6 mètres (7 – 1 = 6 mètres). Le marnage maximal observé dans le monde est dans la baie de Fundy, au Canada, il peut atteindre jusqu’à 18 mètres. En Normandie, il peut dépasser 15 mètres, en Bretagne sud, il varie de 4 à 8 mètres environ, alors qu’en Polynésie ou en Méditerranée, il n’est que de quelques centimètres.
  • La sonde est ce que nous trouvons sur les cartes. Il s’agit du minimum d’eau disponible lors de la plus importante marée basse possible. La sonde peut être « négative » (« découvrante ») ou « positive ». Sur les cartes marines, une sonde négative/découvrante est soulignée.
  • La hauteur d’eau : Il s’agit de la hauteur d’eau que la marée va apporter à un moment donné.
  • La profondeur : Il s’agit de l’information dont nous avons besoin, que nous calculons en additionnant la sonde, (positive ou négative) avec la hauteur d’eau.

Profondeur = sonde (positive ou négative) + hauteur d’eau

Le phare des impairs à marée basse

 

Calcul de la hauteur d’eau par la règle des douzièmes

Une marée montante ou descendante dure environ 6 heures. Elle n’évolue pas de façon linéaire, mais sinusoïdale. Cela veut dire qu’elle va monter ou descendre beaucoup plus vite à mi-marée qu’au début ou à la fin de la marée.

Afin d’éviter d’utiliser les formules mathématiques spécifiques à la trigonométrie, les marins ont donc inventé la méthode ou règle des douzièmes dans le but de simplifier le calcul de la hauteur d’eau. La règle des douzièmes consiste en effet en l’approximation d’un sinus par une fonction définie par intervalle, chaque intervalle valant une « heure-marée ».

Pour déterminer la hauteur d’eau à un moment donné, la courbe sinusoïde est donc divisée en 6 parts égales. Il suffit ensuite selon la règle des douzièmes, de diviser le marnage par 12 et de calculer que :

  • Durant la 1ère heure marée la mer monte ou descend de 1/12ème du marnage
  • Durant la 2ème heure marée la mer monte ou descend de 2/12ème du marnage
  • Durant la 3ème heure marée la mer monte ou descend de 3/12ème du marnage
  • Durant la 4ème heure marée la mer monte ou descend de 3/12ème du marnage
  • Durant la 5ème heure marée la mer monte ou descend de 2/12ème du marnage
  • Durant la 6ème heure marée la mer monte ou descend de 1/12ème du marnage

 

Ainsi, par un calcul simple, le marin calcule la hauteur d’eau. Il lui suffit ensuite de l’ajouter à la sonde lisible sur sa carte marine pour connaître la profondeur à un moment et à un endroit donné. En outre, il peut également calculer à partir ou jusqu’à quelle heure il pourra entrer ou sortir d’un port…

Exemple de calcul de la hauteur d’eau par la règle des douzièmes

Par exemple, pour établir un tableau d’une marée par la méthode des douzièmes, supposons que nous ayons ces données :

  • 12h03 === 0,5 m
  • 18h09 === 6,5 m

Dans cet exemple, l’heure marée est de 61 minutes et le marnage de 6 mètres. Un douzième est donc égal à 0,5 m. Notre tableau donnera :

  • 12h03 === 0,5 m
  • 13h04 === 1 m (j’ai ajouté 1 douzième)
  • 14h05 === 2 m (j’ai ajouté 2 douzième)
  • 15h06 === 3,5 m (j’ai ajouté 3 douzième)
  • 16h07 === 5 m (j’ai ajouté 3 douzième)
  • 17h08 === 6 m (j’ai ajouté 2 douzième)
  • 18h09 === 6,5 m (j’ai ajouté 1 douzième)

Dans un tableau où il n’y a pas d’erreur, on retombe évidemment sur les données du début. Ici nous savons par exemple que la hauteur d’eau sera de 5 m à 16h07 et donc, que la profondeur sera de 3 mètres sur une sonde négative / découvrante (soulignée sur la carte) de 2 m.

Ceci n’est bien sûr qu’une rapide introduction. Expliquer tout cela dans un simple article est ambitieux, mais j’espère que c’est suffisamment clair et que cela vous donne envie d’aller plus loin.

Aller plus loin dans le calcul des marées

Pour ceux qui veulent en savoir plus j’ai rédigé et mis en ligne un guide au format PDF : La marée – fonctionnement et calcul. J’y explique bien plus en détail les caractéristiques des marées dans le monde et la méthode de calcul par la règle des douzièmes.

À travers quelques exemples et formules de base, j’y explique également comment calculer précisément les heures et les hauteurs d’eau entre les intervalles des heures-marées.

Cela permet de répondre par exemple à ce type de question :

  • Quelle sera la hauteur d’eau à 16h30 ?
  • À quelle heure aurais-je 4 m de hauteur d’eau ?

Concernant les routes fonds et routes surfaces, je prépare actuellement un autre guide sur la navigation que je vous proposerai bientôt en téléchargement… Si vous souhaitez être informé de sa parution, inscrivez-vous sur notre liste de diffusion.

Pour finir, je vous propose cette petite vidéo d’un peu plus d’une minute, un chouette « timelapse » d’une grande marée montante à Saint Malo :

Si cet article vous a plu et que vous voulez continuez votre lecture, je vous propose aussi : Quatre nœuds marins essentiels

À bientôt,

Patrick Belliot

Mata’i Nautisme

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