2.3 Le transport s´edimentaire dans le Golfe du Lion
2.3.2 Flux de particules du plateau vers le large
Le n´eph´elo¨ıde benthique qui s’´ecoule sur le plateau peut se d´etacher du fond au niveau de la rup- ture de pente. La continuit´e de la couche n´eph´elo¨ıde de fond en couche n´eph´elo¨ıde interm´ediaire au bord du talus [Durrieu de Madron et al., 1990] contribue au transfert des particules du plateau vers le large. A l’interieur de la couche n´eph´elo¨ıde interm´ediaire, les concentrations de mati`ere en suspension diminuent vers le large et en profondeur. Les couches n´eph´elo¨ıdes sont ensuite dispers´ees par le courant. Ces structures turbides ont ´et´e enregistr´ees au cours d’une des p´eriodes que nous allons ´etudier et leur dispersion le long des isopycnes, en p´eriode stratifi´ee, est illustr´ee sur la figure 2.8.
Sur la pente, les flux de mati`ere particulaire augmentent avec la profondeur [Monaco et al., 1990, 1999]. En effet, les transferts lat´eraux sont sup´erieurs aux transferts verticaux [Lapouyade et Durrieu de Madron, 2001].
Par ailleurs, les canyons repr´esentent des passages privil´egi´es pour le transfert des particules vers le large [Durrieu de Madron et al., 1990 ; Monaco et al., 1999]. En effet, le canyon de Lacaze-Duthiers apparaˆıt non seulement comme un puit de particules originaires de tout le plateau et des particules transport´ees par le Courant Nord, mais aussi comme une conduite de ces particules vers la plaine abyssale [Monaco et al., 1990].
Les flux de particules plateau/pente pr´esentent des variabilit´es hautes fr´equences, saisonni`ere et inter- annuelle [Monaco et al., 1990, 1999 ; Lapouyade et Durrieu de Madron, 2001 ; Guarracino, 2004].
Fig. 2.8 – Coupes verticales de temp´erature (˚C), salinit´e et att´enuation de la lumi`ere (m−1), observ´ees sur le
plateau et dans le canyon du Cap Creus en novembre 2003. Les valeurs de la densit´e sont ´egalement indiqu´ees. La couche n´eph´elo¨ıde interm´ediaire apparaˆıt en vert sur la figure de droite.
Les variations hautes fr´equences sont expliqu´ees par les blooms phytoplanctoniques, par la resuspen- sion sur le plateau et la pente adjacente induite par les ondes internes en p´eriode stratifi´ee et par la resuspension sur le plateau induite par les tempˆetes [Monaco et al., 1990]. Des flux de particules ´elev´es ont ´et´e corr´el´es avec des ´episodes de tempˆetes de sud-est associ´ees `a des pr´ecipitations et de fortes houles. Toutefois, les m´ecanismes physiques contrˆolant le transfert du plateau vers la pente lors de ces ´evenements sont encore assez mal connus.
Les flux particulaires pr´esentent aussi une variabilit´e saisonni`ere ou basses fr´equences. En effet, ils sont plus importants entre l’automne et le printemps et leur composition diff`ere au cours de l’ann´ee. Le Rhˆone apparaˆıt comme un des facteurs contrˆolant les variations basses fr´equences [Monaco et al., 1990]. De l’automne au printemps, il pr´esente des d´ebits ´elev´es et introduit alors une grande quantit´e de nutriments dans le Golfe responsables de blooms phytoplanctoniques fin de l’hiver/d´ebut du prin- temps ; il influe donc sur les flux biog´eniques. Les variations du Courant Nord semblent aussi expliquer la variation saisonni`ere des flux. En effet, Durrieu de Madron et al. [1999] ont montr´e que les fortes instabilit´es du Courant Nord en hiver ´etaient responsables des flux de particules observ´es dans le ca- nyon du Petit-Rhˆone. De plus, les tempˆetes de sud-est, ´ev´enements ´episodiques, ont lieu g´en´eralement en automne et en hiver et pourraient donc aussi expliquer les variations saisonni`eres. Enfin, Durrieu de Madron et Panouse [1996], puis Lapouyade et Durrieu de Madron [2001] ont montr´e que les plong´ees d’eau dense sur la pente en hiver jouaient un rˆole majeur dans l’exportation de la mati`ere vers le large. Les variations basses fr´equences sont donc attribu´ees aux variations des conditions m´et´eorologiques et fluviales. La figure 2.9 donne une sch´ematisation de la variabilit´e temporelle des flux r´ealis´ee `a partir de l’´etude de la p´eriode juin 1985-avril 1986 (les plong´ees d’eau dense n’y sont pas repr´esent´ees).
Enfin, la variabilit´e interannuelle des flux semble ˆetre fortement li´ee aux plong´ees d’eau dense qui ont lieu chaque ann´ee dans le Golfe du Lion avec plus ou moins d’intensit´e [Guarracino, 2004].
Fig. 2.9 – Repr´esentation sch´ematique de la variabilit´e du flux particulaire en profondeur sur la pente du Golfe du Lion. Les basses fr´equences saisonni`eres sont li´ees aux variations du flux du Courant Nord et des d´ebits fluviaux. Les hautes fr´equences sont li´ees `a des ´ev´enements ponctuels : ondes internes (IW), d´eplacement du front du Courant Nord (L.P.), tempˆetes et blooms phytoplanctoniques. Extrait de Monaco et al. [1990].
Finalement, la variation spatiale des flux a ´egalement ´et´e document´ee. En surface, les flux sont relativement faibles. Ils pr´esentent une variabilit´e saisonni`ere qualitative li´ee `a la production biologique. Dans les couches profondes, les flux varient quantitativement. Tr`es forts d’automne au printemps, ils deviennent plus faibles en ´et´e.
A l’´echelle du Golfe du Lion, les observations [Durrieu de Madron et al., 1990 ; Durrieu de Madron et Panouse, 1996 ; Monaco et al., 1999 ; Lapouyade et Durrieu de Madron, 2001] et la mod´elisation [Dufau- Julliand, 2004 ; Guarracino, 2004 ; Ferr´e, 2004] montrent que l’exportation de la mati`ere est privil´egi´ee dans la partie sud-ouest du Golfe, sous l’influence des plong´ees d’eau dense et de la circulation g´en´erale sur le plateau.
Nous avons utilis´e pour cette ´etude le mod`ele hydrodynamique tridimensionnel SYMPHONIE, d´evelopp´e au Pˆole d’Oc´eanographie Cˆoti`ere - Laboratoire d’A´erologie. Ce dernier a ´et´e valid´e plusieurs fois sur la zone d’´etude, le Golfe du Lion, `a l’aide d’observations in situ et satellitales et a permis d’´etudier le panache du Rhˆone [Estournel et al., 1997 ; Marsaleix et al., 1998 ; Estournel et al., 2001], les intrusions du Courant Nord sur le plateau [Auclair et al., 2001], les circulations induites par le vent [Estournel et al. 2003], la formation des eaux denses sur le plateau et leur plong´ee sur le talus [Dufau-Julliand et al., 2004]. Il a aussi ´et´e valid´e et utilis´e `a plus petite ´echelle pour ´etudier les apports d’eau douce dans le Golfe de Fos [Ulses et al., 2005].
Ces validations ont montr´e que le mod`ele SYMPHONIE repr´esente correctement les principaux proces- sus physiques rencontr´es en automne et en hiver dans le Golfe du Lion. Son utilisation est donc tout a fait adapt´ee `a notre ´etude.
Ce chapitre pr´esente le mod`ele hydrodynamique puis les modules de transport s´edimentaire que nous avons en majeure partie d´evelopp´es et coupl´es au mod`ele SYMPHONIE afin d’explorer la dynamique de la mati`ere particulaire dans le Golfe du Lion.