Courantomètres ADCP

La dynamique des sédiments, cohésifs ou non, est contrôlée en priorité par les forçages hydrodynamiques : houles, mer de vent, courants de marée, batillage. La détermination de ces forçages nécessite le déploiement sur le moyen terme (de quelques jours à plusieurs mois) d’instruments pouvant mesurer les gradients de vitesse dans la colonne d’eau, tels que les ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers). Tout comme les ADV, les ADCP sont équipés de céramiques acoustiques fonctionnant à des fréquences variables, de 75 kHz à 1200 kHz. Ils travaillent en continu ou par salves de tirs acoustiques. Les ADCP utilisent l’effet Doppler pour mesurer les fluctuations de vitesse dans le cône de mesure de chaque faisceau émetteur (dont le nombre varie suivant le constructeur), lui-même divisé en cellules dont la hauteur est déterminée par l’utilisateur. Ces instruments possèdent différents modes d’échantillonnage, permettant par exemple de faire de la mesure très haute fréquence, ou la mesure des spectres directionnels de houle.

La mesure de vitesse par ADCP peut être utilisée pour déterminer a posteriori les variations d’énergie turbulente dans la colonne d’eau et les vitesses orbitales de houle. De plus, le laboratoire Physed a mis au point récemment une technique d’étalonnage du signal acoustique rétro-diffusé pour estimer la concentration en matières en suspension dans la colonne d’eau. De même que pour l’ADV, des routines Matlab® ont été développées pour analyser les données brutes des ADCP.

Le laboratoire possède 1 ADCP WorkHorse Monitor RDI à 600kHz et deux ADCP WorkHorse Sentinel RDI à 1200kHz. Un des sentinels est équipé des modes 1, 12 du mode haute résolution. Les ADCP sont utilisés soit en mouillage fixe sur le fond avec signalisation en surface, soit fixés sous la coque d’un bateau ou tractés sur un poisson pour effectuer des profils spatiaux.

 

 

Déploiement de l’ADCP sur son châssis pour un déploiement subtidal (gauche) ou sur son bâti intertidal (droite)

Caractéristiques techniques 

Contrairement aux ADV (mesure ponctuelle), les ADCP permettent la mesure du profil vertical de vitesse (u,v,w en chaque cellule). La taille de chaque cellule est choisie par l’utilisateur et résulte du meilleur compromis entre une bonne résolution spatiale et une faible erreur sur la mesure.

A titre d’exemple, une mesure sur des fonds de 20 m sera fera avec un 1200 kHz et des cellules de 1 m. Les ADCP effectuent des séquences de tirs (pings) dont la fréquence est déterminée par l’utilisateur (typiquement 1 ping toutes les 10 s pendant 5 minutes toutes les 10 minutes) et dont les résultats sont moyennés pour créer des ensembles. Les grandeurs enregistrées sont : l’intensité et la direction des courants, l’intensité rétrodiffusée (pour les 4 faisceaux), la corrélation entre les 4 faisceaux, la pression, et des paramètres additionnels tels que l’inclinaison de l’ADCP, le voltage de la batterie, la température…

Si l’ADCP est équipé du module de houle, il enregistrera à haute fréquence (2 Hz), pendant 8 ou 18 minutes, le profil de courant à des hauteurs prédéterminées et en déduira les caractéristiques de la houle (Hs, Tp, Hmax…) et le spectre directionnel de houle.

Exemple d’exploitation des résultats 

 
Exemple de résultats obtenus par un ADCP RDI workhorse sentinel 1200kHz, couplé au module de pré-traitement de houle NEMO entre Fos sur mer et l’embouchure du Rhône

Références bibliographiques 

Tessier, C. (2006). Caractérisation et dynamique des turbidités en zone côtière: exemple de la région marine Bretagne Sud, Université de Bordeaux 1 - IFREMER : 428p.

Tessier, C., Le Hir, P., Lurton, X. and Castaing, P. (2008). "Estimation de la matiere en suspension a partir de l'intensite retrodiffusee des courantometres acoustiques a effet Doppler (ADCP)." Comptes Rendus Geosciences 340(1): 57-67.