B. Description des masses d’eau
2. Hydrodynamique
La circulation des masses d’eau en rade de Brest est majoritairement générée par les cycles de marée et les débits fluviaux, le vent étant un facteur secondaire (Troadec et al., 1997). La marée génère un fort brassage interne en rade et des échanges modérés entre celle-ci et la mer d’Iroise. La houle provenant de la mer d’Iroise (hauteur : 3 m à l’entrée du Goulet) et entrant en rade de Brest est fortement affaiblie par son passage dans l’étroit Goulet (hauteur < 0,5 m) et n’atteint pas le fond de la rade. La majorité de la rade est donc protégée de la houle du large et n’est soumise qu’à l’action des vagues formées localement par le vent, appelée clapot ou « mer de vent ». De plus, il n’y a pas de réelle circulation des masses d’eau induite par le vent car le fetch est très petit. Les direction et intensité du vent en rade de Brest sont très variables.
2.1.Circulation tidale
La rade de Brest contient un volume d’eau moyen de 2 milliards de mètres cubes. Chaque cycle de marée génère un flux de 700 millions de mètres cubes qui traverse le Goulet, soit un tiers du volume d’eau de la rade (Troadec et al., 1997). La marée est de type semi-diurne et son marnage moyen est de 4,5 m. La circulation générée par les cycles de marée diffère selon le cycle tidal (Figure 15) (Guérin, 2004; Troadec et al., 1997) :
- le flot engendre un courant canalisé au niveau du goulet qui se divise en deux veines en entrant dans la rade : la première veine longe la rive nord et se dirige vers l’Elorn et la deuxième, la plus importante, se dirige vers l’estuaire de l’Aulne et alimente au passage le centre et le sud-est de la rade. Cette deuxième veine est à l’origine de la formation d’un vortex anticyclonique qui occupe la partie centrale de la rade et de petits tourbillons latéraux derrière la pointe de l’Armorique et le cap de l’anse de Poulmic. Le courant de flot remet en suspension les particules sédimentées et la masse d’eau s’homogénéise sur toute la hauteur de la colonne d’eau (Guérin, 2004).
- le jusant génère une circulation presque uniforme orientée vers le Goulet. Des tourbillons latéraux se forment à l’extérieur de la rade, au niveau des anses de Bertheaume et de Camaret. Le flot suivant tend à ramener les eaux expulsées vers l’intérieur de la rade.
Figure 15 : Courants tidaux en rade de Brest (coefficient 95) : circulation au flot et au jusant (Guérin, 2004 d’après Monbet and Bassoulet, 1989).
Les caractéristiques hydrologiques et les trajectoires à long terme des masses d’eau de la rade de Brest permettent de la diviser en trois secteurs (Delmas, 1981; Monbet and Bassoulet, 1989) (Figure 16) :
- un secteur nord, influencé par les apports fluviaux de l’Elorn (15 % des apports en eau douce en rade de Brest), a un caractère estuarien peu marqué dû au faible débit de ce dernier (débit moyen de 6,88 m3.s-1) induisant de faibles variations de salinité annuelles et un temps d’évacuation des eaux fluviales compris entre 7 et 15 jours pour les périodes hivernale et estivale respectivement ;
- un secteur sud sous l’influence de l’Aulne qui fournit 60 à 70 % de l’eau douce en rade de Brest (débit moyen de 27,70 m3.s-1), son débit peut atteindre 200 m3.s-1 en période de crue ce qui peut générer d’importantes variabilités de salinité à l’origine de la mise en place d’une halocline. Enfin le temps d’évacuation des eaux fluviales est de 7 à 8 jours en période de crues et de 20 à 30 jours en période d’étiage ;
- un secteur central (centre rade et zone de mélange) qui est une zone intermédiaire de brassage intense entre les masses d’eau provenant de la mer d’Iroise et celles provenant des secteurs nord et sud de la rade, cela lui confère une homogénéité de salinité à l’année et un renouvellement constant des masses en toute saison compris entre 4 et 9 jours.
Figure 16: Trajectoire des masses d’eau sur le long terme en rade de Brest (Guérin, 2004 d'après Salomon and
Breton, 1991).
La majorité des apports fluviaux en rade de Brest (environ 1 milliard de m3.an-1) provient de l’Aulne (60 à 70 %) et de l’Elorn (15 %). Le reste de l’eau douce est apporté par la Douffine (8 %), la Mignonne (5 %), le Camfrout (3 %), le Garvan (2 %), le Faou (2 %) et la Penfeld (2 %) (Monbet and Bassoulet, 1989).
L’hydrodynamique particulière des masses d’eau de la rade de Brest lui confère des capacités dispersives plus efficaces à court terme qu’à long terme (Troadec et al., 1997). Le mélange des masses d’eau entre la mer d’Iroise et la rade de Brest au cours des cycles de marée (à court terme) permet donc une dilution rapide des pollutions ponctuelles. Cependant la majorité de l’eau évacuée hors de la
rade au jusant est réintroduite au cours du flot suivant. Cela affaiblie la capacité dispersive des eaux de la rade sur le long terme (Le Pape et al., 1996). En effet, le renouvellement des eaux de la rade, calculé à partir du temps moyen d’évacuation de l’eau fluviale de la rade, est estimé entre 10 jours et 3 mois (Le Pape et al., 1996; Monbet and Bassoulet, 1989; Troadec et al., 1997). Cela génère une capacité dispersive faible à l’échelle mensuelle et présente un risque en cas de pollution chronique.
2.2.Circulation résiduelle
Une circulation résiduelle est formée lors de la rencontre entre les eaux maritimes amenées par la marée et les eaux fluviales. La formation de cette circulation des masses d’eau est accrue en période de crue et de vives eaux (Monbet and Bassoulet, 1989). Ce phénomène est notamment observé à l’embouchure des estuaires de l’Aulne et de l’Elorn où se forme une superposition d’un flux de surface dirigé vers l’aval et d’un flux de fond dirigé vers l’amont (Monbet and Bassoulet, 1989).