Marégraphe

Pour effectuer des mesures du niveau de la mer il semble logique de se placer au niveau de la surface et d'enregistrer les évolutions de cette surface dans le temps. Deux types de marégraphes fonctionnent suivant ce principe. D'une part les échelles[1], on peut encore en voir dans certains ports et à proximité des ponts qui enjambent les rivières, leur principe est simpliste : il revient à placer une référence graduée à partir du fond, en essayant au maximum de faire coïncider le zéro instrumental au zéro hydrographique[2] et à faire une mesure directe du niveau de la surface. C'est seulement la simplicité de la technique qui la rend intéressante car la présence d'un observateur est requis et un enregistrement pérenne de la mesure est impossible. Et d'autre part, les marégraphes à flotteur[3] ont un principe quasiment aussi simple que les échelles. Ils sont plongés dans un puits de tranquillisation[4] dans le but de les mettre à l'abri de la houle et des clapots, les flotteurs oscillent en fonction des marées et par un système de poulies les mesures s'effectuent sur un papier qui se déroule en fonction du temps : c'est le marégramme[5]. Mais les mesures sont souvent trop imprécises ; en effet la précision dépend dans un premier lieu de celui qui observera et reportera les mesures.

Il existe un autre type de marégraphes, ce sont les marégraphes numériques côtiers. Ils fonctionnent par un principe d'émission et de réception d'ondes acoustiques[6] (40-50 kHz) ou radar[7] (> 1 GHz). Un transducteur est placé au-dessus de la surface de l'eau. Une onde est émise et le signal réfléchi capté. Le temps écoulé entre l'émission et la réception du signal permet de connaître la hauteur de la colonne d'eau. Les mesures sont moyennées afin de limiter les imprécisions dues au clapot.

La seconde catégorie de marégraphes est constituée de marégraphes à capteur de pression[8]. Placés au fond de l'eau, ils mesurent la pression environnante. Cette pression est propre à la hauteur de la colonne d'eau et de la pression atmosphérique en surface. Ces marégraphes fonctionnent en parallèle avec une équation qui calculera la hauteur du niveau de la mer par le fond ; d'où pour obtenir les variations du niveau de la mer par l'équation, la connaissance de la pression atmosphérique et de la densité de l'eau est indispensable. L'équation est

${\displaystyle P_{\mathrm {m} }=g\int _{-H}^{\eta }\rho \ \mathrm {d} z+P_{\mathrm {\text{atmosphère}} }}$

avec :

• ${\displaystyle P}$ : la pression ;
• ${\displaystyle \rho }$ : la masse volumique ;
• ${\displaystyle g}$ : l'accélération du champ de pesanteur terrestre (environ 9,81 m s⁻²) ;
• ${\displaystyle -H}$ : la profondeur par rapport à une référence ;
• ${\displaystyle \eta }$ : l'élévation de surface.

Le marégraphe de pression de fond est constitué d'un quartz dont la pression fait varier la fréquence par effet piézo-électrique. Cette fréquence est enregistrée puis intégrée sur une période afin d'enlever les effets de la houle. La fréquence propre du quartz dépend de la température, il est donc nécessaire d'effectuer une mesure de la température parallèlement à la mesure de pression. Ce type d'appareil possède une précision de mesure autour de 2 à 3 cm, cela dépend de la précision des mesures faites pour la température et la pression atmosphérique.

Le marégraphe de Brest

D'après N. Pouvreau[11], les premières mesures marégraphiques faites à Brest remontent à 1679, par les astronomes Jean Picard et Philippe de La Hire. Le premier appareil à enregistrement automatique date de 1846, installé par l'ingénieur hydrographe de la Marine Antoine-Marie-Rémi Chazallon (1802-1872)[12]. Il sera opérationnel sur près de 100 ans jusqu'en 1944 où il sera détruit lors des bombardements de la ville[11]. Le service hydrographique et océanographique de la marine (SHOM) opère un marégraphe numérique sur l'observatoire de marée de Brest depuis 1993. La série temporelle du marégraphe de Brest couvre près de 300 ans et fait de Brest la série de mesures du niveau de la mer la plus longue en France voire du monde[13]. Les données sont visualisables en temps quasi-réel et en temps différé[14] et téléchargeables après inscription[15] sur le portail des Réseaux de référence des observations marégraphiques REFMAR. Les niveaux moyens[16] (journaliers, mensuels et annuels) sont quant à eux disponibles sur le portail SONEL[17].

Le marégraphe de Marseille.

Le marégraphe[18], le plus ancien de France et l'un des plus anciens d'Europe, fut mis en place en 1883 au numéro 174 de la Corniche à Marseille, dans l'Anse Calvo. Le but est de déterminer une origine des altitudes françaises. Les mesures ont été effectuées en continu du 1^er janvier 1884 au 31 décembre 1896, sur 13 ans. Le 1^er janvier 1897, la moyenne arithmétique de l'ensemble des mesures effectuées pendant ces treize années a déterminé le niveau moyen de la mer en ce lieu. Ce niveau moyen a été adopté comme l'altitude zéro de référence français. Pour leur intérêt patrimonial, le marégraphe mécanique et les bâtiments qui l'abritent sont classés depuis 2002 parmi les monuments historiques. En septembre 2013, à l'occasion de la conjonction de Marseille-Provence 2013 capitale européenne de la culture et des journées européennes de la culture, l'observatoire a été présenté au public par l'IGN et le SHOM. Le MCN fait partie d'un réseau national d'observatoires marégraphiques, gérés par le SHOM et d'un réseau mondial. Les données sont visualisables en temps quasi-réel et en temps différé[19] et téléchargeables après inscription[15] sur le portail des Réseaux de référence des observations marégraphiques REFMAR. Les niveaux moyens[20] (journaliers, mensuels et annuels sont quant à eux disponibles sur le portail SONEL. Depuis le début de ces mesures et relativement à ce repère, la mer a monté de 16 centimètres[21].

Château d'eau-marégraphe n^o 1 de Rouen Le cadran de gauche (vers la Seine) indique la hauteur de la marée.

Il s'agit de deux tours sur les quais rive droite de la Seine à Rouen connues sous le nom de « marégraphe ». Ces tours, conçues dans un style éclectique par l'architecte Lucien Lefort, étaient avant tout des accumulateurs hydrauliques servant à fournir l'énergie aux grues du port[22] - [23]. La première érigée en 1891 ne possédait pas de marégraphe à l'origine, ce n'est que deux ans plus tard qu'on y a adjoint un marégraphe et une horloge. Le cadran semblable à celui d'une horloge est visible du fleuve. Il est divisé en quatre parties par une ligne verticale blanche et une ligne horizontale de même couleur. Au sommet de la ligne verticale est inscrit en lettre capitale rouge PM, comme Pleine Mer, et en bas de cette ligne, toujours en lettre capitale rouge BM, comme Basse Mer. Aux deux extrémités de la ligne horizontale sont inscrits ½, comme demi marée. L'aiguille de couleur rouge tourne dans le sens des aiguilles d'une montre.

En 2009, cette tour et son marégraphe ont été restaurés[24].

L'autre tour, d'aspect plus banal, a été construite en 1910 et directement équipée d'un marégraphe.

La mise en service du paquebot Normandie à la fin des années 1930 , que l'on supposait être une ère nouvelle dans le développement des paquebots transatlantiques, s'était accompagnée de divers travaux d'ingéniérie terrestre. À Saint Nazaire une cale de lancement permettant la construction de navires de plus de 300M Hors-tout ainsi qu'un bassin de radoub géant (la forme Joubert) avaient été créés. Au Havre , port d'attache des paquebots de la Transat et tête européenne de la ligne de New-York une gare maritime révolutionnaire, de style Art - Déco, due à l'architecte Urbain Cassan , utilisant les techniques du béton armé en voile mince et éclairée par des milliers de pavés de verre enchassés dans le toit avait été réalisée en bordure du quai Johannès Couvert (Bassin aujourd'hui remblayé en partie , l'emplacement étant occupé par la salle de spectacles 'Le Volcan" due à l'architecte Oscar Nimeyer).

Cette gare maritime comportait une tour marégraphe très haute (elle servait d'amer) et comportait une échelle de lecture verticale visible à grande distance , donnant en temps réel la hauteur d'eau dans les bassins du port du Havre, y compris de nuit grâce à un puissant éclairage électrique.

Détruite lors des bombardements de la seconde guerre mondiale , elle ne fut pas reconstruite[25].

Le marégraphe de Saint-Malo (initialement marégraphe de Saint-Servan, avant la fusion des deux communes en 1967) fut construit par la direction hydraulique de Brest au milieu du XIX^e siècle[26] sur l'embouchure de la Rance. Il se situe à côté du port des Saint-Pères, au pied de la cité d'Aleth. Il est encore utilisé aujourd'hui pour le fonctionnement du barrage de la Rance[27]. Il s'agit d'une tour creuse, de 5 mètres de large à sa base et 3,5 mètres à son sommet par laquelle on accède par une rampe de 19 mètres[27]. L'eau de mer y entre par une ouverture toujours immergée au pied de la tour (pour éviter les interférences dues aux vagues). La chambre d'observation a accueilli à partir de 1849 un marégraphe mécanique conçu d'après les plans de l'ingénieur hydrographe Chazallon. Ce dernier appareil fonctionna jusqu'en 1917[26]. Les observations analogiques sont conservées aux archives du SHOM[28]. Le marégraphe fut construit sur un antique lieu d'échouage des navires approvisionnant Aleth. On retrouve d'ailleurs sous la rampe d'accès les vestiges d'une maçonnerie gallo-romaine[27]. Endommagé en août 1944 lors des combats pour la libération de Saint-Malo, le marégraphe fut rénové en 1970[27]. Aujourd'hui, le niveau de la mer est observé à Saint-Malo. Les données sont visualisables en temps quasi-réel et en temps différé[29] et téléchargeables après inscription[15] sur le portail des Réseaux de référence des observations marégraphiques REFMAR. Les niveaux moyens[30] (journaliers, mensuels et annuels) sont quant à eux disponibles sur le portail SONEL.

À la suite du livre bleu Stratégie nationale pour la mer et les océans de 2009[31], une instruction interministérielle signée du 1^er ministre le 20 avril 2010, rappelle les enjeux de connaissance du niveau marin et de ses évolutions et cadre les modalités d'acquisition, de qualification (marégraphie), de transmission, de gestion, d'archivage et de diffusion des données résultant des observations in situ effectuées par divers acteurs (hors moyens de télédétection aérienne ou satellitaire). Elle identifie le Service hydrographique et océanographique de la Marine (SHOM) comme « référent national pour le « niveau de la mer »[32], notamment chargé de coordonner le travail d'observation[33], qui est maintenant disponible pour ce qui concerne les réseaux de référence des observations marégraphiques (REFMAR).

• SHOM (2012), Compte rendu de la Journée d'échange sur les données marégraphiques en France dans le cadre du projet CRATANEM
• COI ou Commission Océanographique Intergouvernementale (2006) Manual on Sea-Level Measurement and Interpretation. Volume 4-An update to 2006 . Commission Océanographique Internationale Manuels et Guides, n° 14, 80 p.

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• Le Réseau d'Observatoires du Niveau de la Mer (RONIM)
• Les Réseaux de référence des observations marégraphiques (REFMAR)
• Le Système d'Observation du Niveau des Eaux Littorales (SONEL)
• Sea level station monitoring facility (UNESCO/IOC)
• The Global Sea Level Observing System (GLOSS)
• UNESCO-IOC Manuals and Guides No. 14: Volumes I - IV