Prestige
Hydrodynamique
Contexte
La dérive des fuels et des pétroles bruts à la surface de la mer dépend de deux facteurs environnementaux importants : les courants marins et l'effet direct du vent sur les nappes d'hydrocarbure et la surface de l'océan. L'importance relative des courants par rapport au rôle du vent dépend avant tout des conditions météorologiques et du comportement de ces nappes dans le milieu.
La bathymétrie est un élément très structurant de la courantologie. Après une description succincte des fonds dans le golfe de Gascogne nous décrirons les principaux aspects de la dynamique des masses d'eau.
L'application à la dérive des nappes de pétrole dans le golfe sera la dernière partie de ce court mémo.
La bathymétrie
Le plateau continental est la zone qui s'étend de la côte à des profondeurs d'environ 200m. Dans le Golfe de Gascogne, la largeur de ce plateau décroît du Nord vers le Sud. Au large de la Bretagne, il dépasse les 300 km alors qu'au large du pays basque sa largeur est limitée à 50 km. Le plateau continental de la côte nord espagnole est également étroit et n'atteint que rarement les 50km.
Au-delà du plateau, le talus continental est une zone étroite d'environ 30 km de large dans laquelle les profondeurs passent rapidement de 200m à environ 3000-4000m.
Ensuite, la plaine abyssale occupe la majeure partie du Golfe de Gascogne, les profondeurs varient autour de 4500m.
La courantologie
De manière générale, les courants au-dessus de la plaine abyssale du golfe de Gascogne sont faibles. Par des profondeurs de l'ordre de 4000m, ils sont variables en force et en direction mais ne dépassent pas en moyenne quelques cm/s soit un déplacement des masses d'eau de l'ordre du km à quelques km par jour.
Le long du talus, les courants sont plus forts mais également très variables selon la saison et même selon les années. Ils longent les isobathes, deux régimes alternent selon un schéma encore mal connu. En général durant l'automne et l'hiver, les courants sont dirigés vers le pôle. Cela implique donc un transport vers l'Est le long de la côte espagnole et vers le Nord le long des côtes françaises. Les vitesses peuvent atteindre les 20 cm/s soit un déplacement des masses d'eau de l'ordre de 18 km/jour. Toutefois, des fluctuations en force, voire des inversions ont déjà été observées.
Sur le plateau continental, les courants sont mieux connus, surtout à proximité des côtes. Ils dépendent des conditions de marée, de vent et dans certains secteurs côtiers des apports d'eau douce par les grands fleuves et des gradients de température.
Les courants de marée sont périodiques, ils varient en force et en direction sur une période d'environ 12h 25. Ces courants peuvent être violents à proximité des côtes et atteindre le m/s. La contribution de la marée au transport à moyen et long terme des masses d'eau est faible dans le golfe de Gascogne : en effet, les masses d'eau décrivent des ellipses quasiment fermées et reviennent presque à leur point de départ au bout d'un cycle de marée. L'effet des courants de marée est en revanche essentiel pour l'arrivée des nappes à la côte
L'effet du vent sur la surface de la mer crée des courants dont l'intensité et la direction varient avec la profondeur. Ces courants constituent le principal facteur du transport et renouvellement des eaux sur le plateau continental. En hiver, les courants de surface sont plutôt dirigés vers le nord sous l'effet des vents de Ouest à Sud Ouest dominants alors qu'ils se dirigent vers le sud ouest au printemps et en été sous l'influence des vents dominants de Nord Ouest. Toutefois, ces schémas de circulation ne représentent qu'une moyenne. Ils sont, à court terme, tributaires de l'alternance des régimes météorologiques
Les effets liés aux apports fluviaux contribuent, de manière générale, en automne et hiver à accentuer le déplacement vers le Nord des masses d'eau le long des côtes françaises.
Devenir des nappes de fuel et de pétrole brut
Le transport de produit en mer dépend avant tout de l'immersion. En zone côtière, si ce produit est parfaitement mélangé de la surface au fond, le courant qui le transportera sera le courant moyen sur la hauteur d'eau. Dans le cas de produits flottants tels que la majorité des pétroles ou de leurs dérivés de raffinage, le courant qui transporte les nappes est le courant de surface. Ces courants dépendent de la localisation dans le golfe de Gascogne tel que décrit précédemment.
Au transport par les courants s'ajoute l'effet direct du vent sur la nappe et sur les premiers centimètres de l'océan. Ce transport par les vents dépend de la vitesse du vent ; la direction du transport étant celle dans lequel le vent souffle. La force exercée par le vent sur la nappe dépend des caractéristiques de l'hydrocarbure et de son comportement dans le milieu : par exemple, la présence de mousse résultant du mélange avec l'eau de mer peut accroître sa prise au vent. D'autres facteurs environnementaux tel que l'état de la mer peuvent également jouer un rôle sur le transport.
On peut estimer en première approche l'ordre de grandeur du transport par l'effet direct du vent à 2% à 3% de la vitesse du vent. Un vent faible de 20 km/h générera donc un transport de l'ordre de 10 cm/s soit une dérive d'environ 9 km/jour alors qu'un vent modéré de 40 km/h transportera la nappe à environ 20 cm/s soit 18 km/jour. L'ordre de grandeur de ces vitesses est donc supérieur aux vitesses des courants marins qui s'ajoutent de manière vectorielle.
Ce calcul d'ordre de grandeur montre donc que la dérive des nappes de pétrole sera avant tout gouvernée par la météorologie (sauf sur certains secteurs du plateau continental où les courants de marée peuvent être du même ordre de grandeur). De ce fait, la prévision du devenir des nappes à moyen et long terme est actuellement très difficile. Elle est en outre très hasardeuse car les incertitudes sur le devenir des nappes dans l'environnement météo-océanique, subissant les assauts du vent, des vagues, évoluant chimiquement, et se dispersant fortement jusqu'à se parcelliser en gouttelettes, autant d'effets qui rendent la prévision à long terme impossible.
La modélisation
Deux modèles hydrodynamiques opérationnels sont actuellement activés en France, d'une part, le modèle Mothy de Météo France dédié à la prévision de dérive des hydrocarbures et d'autre part, le modèle Mercator dédié à la description et la prévision des courants et de l'hydrologie (température et salinité).
Bathymétrie du Golfe de Gascogne
© Ifremer 2010
Mise à jour : 27/06/2008
