Chapitre III : Caractérisation des propriétés optiques des eaux du Golfe du Lion
IV. B. Variation de turbidité dans les eaux de surface à l'embouchure du Rhône
La sonde de turbidité Smatch qui équipe la bouée MESURHO a fourni les premières données à partir du 1er juillet 2009. Le principal facteur impactant la qualité des données est le développement rapide d'algues sur la sonde (« biofouling »). Suite à un contrôle de qualité des données, seule la période qui a suivi l'installation du capteur, entre le 1er juillet 2009 et le 16 octobre 2009, est exploitable. Cela correspond à une période de 3 mois et demi de mesures durant laquelle le Rhône était en étiage estival, i.e. compris entre 340 et 1180 m3 s-1, soit toujours inférieur au débit liquide moyen du Rhône de 1700 m3 s-1.
Un décalage temporel semble exister entre le débit liquide du Rhône mesuré à Beaucaire et la turbidité mesurée à MESURHO. En effet une meilleure correspondance entre les variations du
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débit liquide du Rhône et de la turbidité à MESURHO a été obtenue en décalant temporellement l'évolution du débit liquide du Rhône de 72 heures. Ce décalage permet de prendre en compte le temps de transit des particules transportées en suspension par le Rhône depuis Beaucaire jusqu'à MESURHO. Beaucaire se trouve à 50 km en amont de l'embouchure du grand Rhône et MESURHO est localisée à 2.5 km au Sud-Est de l'embouchure. Avec ces informations, il est possible d'estimer grossièrement la vitesse de déplacment moyenne des MES en suspension depuis Beaucaire jusqu'à MESURHO. Sur la période considérée, on admet que les MES parcourent une distance d'environ 52.5 km en 72 heures, soit une vitesse moyenne de déplacement des particules sur la section du fleuve (en amont de l'embouchure) puis du panache (en aval de l'embouchure) d'environ 20 cm s-1. La figure IV-6a montre l'évolution temporelle du débit liquide du Rhône décalée de 3 jours et de la turbidité du 1er juillet 2009 au 16 octobre 2009.
Figure IV-6 : a) Evolution temporelle du débit liquide du Rhône mesuré à Beaucaire (m3 s-1) décalé de 3 jours et de la turbidité à MESURHO; b) Turbidité (NTU) en fonction du débit liquide du Rhône mesuré à Beaucaire (m3 s-1) décalé de 3 jours (01/07/09 - 16/09/09).
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La figure IV-6a montre une augmentation de la turbidité mesurée à MESURHO qui est cohérente avec l'augmentation du débit liquide mesurée à Beaucaire. Cette constatation est vérifiée en particulier au cours de la première quinzaine de juillet et début septembre. La turbidité est très faible (i.e. inférieure à 10 NTU ~ 6 g m-3, figure IV-6a) entre le 04/08/09 et le 24/08/09. Les valeurs minimales de la turbidité sur cette période correspondent à un débit liquide faible (i.e. compris entre 600 et 800 m3 s-1) (figure IV-6b). Les faibles valeurs de turbidité sur cette période peuvent être expliquées par la profondeur d'immersion de la sonde Smatch (3 m sous la surface). En période d'étiage estival, l'épaisseur du panache du Rhône de surface peut être inférieure à 3 m, rendant ainsi impossible la mesure de la turbidité dans cette couche qui est moins profonde que la profondeur d'immersion de la sonde installée sur MESURHO. Une solution pourrait être l'installation d'un turbidimètre juste sous la surface (e.g., sur une structure flottante) ou une série de capteurs localisés entre la surface et 3 m de profondeur. Cette série de capteurs pourrait permettre de mesurer l'allure verticale (i.e gradient vertical) de la turbidité du panache du Rhône proche de l'embouchure.
La figure IV-6b montre les variations des mesures de turbidité à MESURHO avec celles du débit liquide à Beaucaire. Il n'existe pas de relation linéaire explicite entre ces deux paramètres. En amont de l'embouchure, des relations entre débit liquide et concentration en MES ont été publiées dans la littérature mais elles ne sont pas homogènes entre elles (Thomas, 1997 ; Pont et al., 2002 ; Rolland, 2006, section II.A.3.a). Ces publications nous montrent qu'il est complexe d'établir une relation en amont de l'embouchure. Si cette complexité a d'ores et déjà été avérée en amont de l'embouchure, les nombreux processus qui affectent la dispersion des MES issus du Rhône à son embouchure en seulement quelques kilomètres (MESURHO à 2.5 km de l'embouchure) permettent de comprendre l'éclatement des points sur la figure IV-6b.
L'un des objectifs affiché de ce type d'installation à l'embouchure d'un fleuve est l'estimation des flux de particules. Un capteur ADCP (i.e. mesures de courants) est nécessaire afin de pouvoir combiner les mesures de courant avec celles de turbidité pour estimer les flux. Un capteur ADCP a été installé au pied de la bouée durant la période étudiée. Cependant, le tangage et le roulis du capteur (soumis aux conditions de courant au pied de MESURHO) étaient supérieurs aux valeurs limites pour permettre l'utilisation des données. Une des perspectives de ce travail serait d'installer un capteur ADCP sur le fond (au pied de la bouée), en s'assurant de la bonne qualité de données de turbidité (maintenance régulière) et ADCP (tangage et roulis faibles). Une telle installation permettrait d'estimer les flux de particules à distance de l'embouchure à une localisation spécifique à l'aide de mesures de courant et de turbidité simultanées. Il faut cependant toujours considérer qu'il s'agit d'un « point » de mesure fixe et que par conséquent, il ne permettrait pas de mesurer le flux total du fleuve vers l'océan. Pour ce faire, la mise en place de plusieurs installations du même type que MESURHO avec l'utilisation combinée d'un capteur de turbidité/ADCP (nombre à déterminer), situés devant l'embouchure sur toute sa largeur permettrait d'estimer les flux de particules de manière plus fine dans la zone de mélange entre les eaux d'origine fluviale et les eaux marines. Depuis le 18/10/2011, un capteur de turbidité a été mis en service au pied de la bouée MESURHO à 20 m (section II.F.1). Les données n'ont pas été exploitées dans le cadre
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de cette étude, néanmoins ce type de mesure peut présenter un réel bénéfice pour l'étude de l'export de particules terrigènes vers le GoL. Les résultats de la section IV.A.1 montrent en effet que les concentrations en MES dans le néphéloïde de fond à MESURHO, peuvent représenter une part significative de la charge en suspension sur l'ensemble de la colonne d'eau.