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Le Service des lacs d'Ecosse: son but, ses résultats hydrographiques et géologiques
COLLET, Léon William
COLLET, Léon William. Le Service des lacs d'Ecosse: son but, ses résultats hydrographiques et géologiques. In: Claparède, Arthur de. Compte rendu des travaux du Congrès / Neuvième Congrès international de géographie . Genève : Société générale d'imprimerie, 1909. p.
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NEUVIÈME CONGRÈS INTERNATIONAL DE GÉOGRAPHIE
GENÈVE1 26 JUILLET - 6 AOUT 1908
EXTRAIT DU COMPTE RENDU DES TRAVAUX DU CONGRÈS, TOME I
Ancien assistant de Sir.
1~0·8
Privat-docent (Genève)
1. - INTRODUCTION
En 1883 et 1884, les Sociétés royales de Londres et d'Édim- bourg demandèrent au gouvernement anglais d'entreprendre le levé de la carte bathymétrique des lacs de l'Écosse. Le gouvernement refusa, sous prétexte qu'une telle entreprise ne rentrait ni dans les attributions du service de la carte topogra- phique (Ordnance Survey), ni dans celles du service hydrogra-
phique de !'Amirauté.
En 1897 et 1898, Sir John Murray et M. Fred. Pullar com- mencèrent à sonder systématiquement les plus importants d'entre les lacs d'Écosse. Ils publièrent les résultats de leurs recherches en 1900 et 1901 dans le Geographical Journal de la Société royale de géographie de Londres. Ces deux savants avaient l'intention, à ce moment, d'entreprendre à leurs frais ce que le gouvernement anglais avait refusé de faire: le levé systématique de la carte bathymétrique des plus importants
1 Scottish Lake Survey. Pullar Trust.
2 Les lecteurs que cette question pourrait intéresser trouveront un rapport plus détaillé, avec index bibliographique et illustrations, dans:
lnternationale Revue d. ges Hyd1·obiol. 1~. Hydmg1·., Bd. I, H. 1 u. 2 p. 193. Leipzig, 1908.
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Iacs de l'Écosse. La mort prématurée de M. Fred. Pullar dans un accident de patinage, le 15 février 1901, arrêta ce bel élan.
Quelque temps ap1·ès cette catastrophe, M. Laurence Pullar offrit à Sir John :Murray de remplacer son fils, pécunièrement parlant, aux fins de continuer le travail qu'ils avaient entrepris
• et de le terminer. M. Laurence Pullar proposa même d'adjoindre au levé de la carte bathymétrique des études physiques et bio- logiques,? à la condition sine qua non que le gouvernement donnerait\l'assurance qu'aucun de ses départements n'entre- preftdrait un semblable travail, et que les Sociétés royales de Lond1·es et d'Édimbou1·g passeraient une résolution déclarant qu'une telle entreprise était reconnue comme ayant un intél'êt scientifique. Fixés sm· ces deux points, Sir John Murray et M. Laurence Pu!lar fondèrent le Service des lacs d'Ecosse (Scottish Lake Survey, Pullar Trust).
Le service de la carte topographique fit cadeau au « Lake Survey >> de deux exemplaires de chaque feuille contenant des lacs, à la condi·tion de renvoyer un des exemplaires après report des coups de sonde. Le service géologique donna également la série complète de la carte géologique d'Écosse; MM. les D'"
Horne et Peach rendirent de grands services en donnant la description géologique de plusieurs régions entourant des lacs.
II. - LE BU'.r Du « LAKE SuRVEY >>
Comme nous venons de le voir, Sil· John Murray et M. Lau- rence Pullar avaient l'intention d'étudier les lacs d'Écosse au double point de vue physique et biologique. Au point de vue physique, il s'agissait premièrement de lever la carte bathymé~
trique, d'étudier les phénomènes thermiques dont les lacs sont le théâtre, de se i·endre compte si les lacs d'Écosse possédaient des mouvements ondulatoil'es ou cc seiches~>, comme nos compa- triotes l'avaient constaté dans le lac de Genève.
Au point de vue biologique, il était intéressant d'étudier la faune et la flore planktoniques, et de voir quelles étaient les relations du planktou d'Écosse avec celui du reste de l'Europe.
Au premier moment, les directeurs avaient l'intention de comprendre dans leurs investigations tous les lacs du Royaume-
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Uni pon étudiés. Cependant, chemin faisant, certaines études comme celles des seiches, prirent un tel développement et une telle importance, qu'il fut préférable de limiter le champ d'ac- tivité du «Lake Survey )) à l'Écosse seulement. De cette façon, il fut possible d'étudier à fond des questions qui ne suppor- taient pas une étude superficielle.
Tout comme le Léman (lac de Genève) servit de base à la limnologie suisse, de même le Loch Ness, le plus gra11d lac d'Écosse, fut d'emblée choisi pour servir de base à la limnologie écossaise. En effet, c'est surtout dans ce lac qu'on étudia, durant deux ans, les températures d'une façon suivie et le plankton d'une manière détaillée.
Tout un état-major scientifique fut attaché au service des lacs. Le travail de laboratoire fut confié à huit assistants dirigés par le Dr Johnston et comprenant : chimistes, géo- logues, biologistes et dessinateurs. Dans la belle saison, des collaborateurs adjoints venaient renforcer l'équipe habituelle pour le travail sur le terrain. De cette façon, une quarantaine de jeunes savants collaborèrent à cette belle œuvre. Il faut ajouter que sept bateliers furent engagés pour toute la durée du travail.
Des savants étrangers furent invités à se rendre en Écosse aux fins de préparer des études comparatives. Parmi eux nous trouvons: M. Wesenberg-Lund, directeur d'une des stations pour l'étude des lacs du.Danemark, qui fit une étude compara- tive des lacs d'Écosse et des lacs du Danemark; M. le profes- seur Bachmann de Lucern.e, entreprit l'étude comparative du phytoplankton d'Écosse et de Suisse. D'autres savants prê- tèrent leur gracieux concom·s dans l'étude de certaines ques- tions de détail, comme M. le Dr E. Penard, de Genève, la célèbre autorité en matières de Rhizopodes; M. le professeur Chrystal, d'Édimbourg, trouva un tel intérêt dans l'étude des seiches, qu'il voua tout son temps disponible à cette question.
Ce savant mathématicien prit même la dirnction des assistants chargés ce ces investigations.
M. Laurence Pullar fit don d'une somme de 250 000 francs.
Sir John Murray, pour sa part, fournissait les laboratoires et
leur outillage et prenait, sans rétribution, la direction gene- rale, tant sur le terrain qu'à Ji~dimbourg. Tout compté, il faut estimer à 500 000 francs la somme que le service des lacs avait à sa disposition pour les recherches et la publication des résultats.
Le travail sur le terrain dura de 1902 à juillet 1907, tandis que la publication des résultats n'a pris fin qu'en 19081 • Comme on ie vena plus loin, ce travail accmnpli est loin d'être défi- nitif; il fauL l'envisager comme une base solide, sur laquelle reposera la limnologie de l'Écosse.
Voyons maintenant les résultats obtenus :
III. - LES RÉSULTATS HYDROGRAPHIQUES E'L' GÉOLOGIQUES DU SERVICE DES LACS
1. - La carte bathymétrique
Au point de vue bathymétrique, 562 lacs ont été étudiés.
La carte bathymétrique est à l'échelle de 1 : 21 120. Les dif- férentes surfaces entre les isobathes sont coloriées en bleu augmentant d'intensité avec la profondeur. Le terrain qui entoure les lacs est représenté par des éourbes de niveau d'une équidistance de 200 pieds jusqu'à 1000 pieds d'altitude, altitude à partir de laquelle elles ne sont plus que de 250 pieds.
Les surfaces, entre les courbes hypsométriques, sont coloriées en brun, 11ugmentant d'intensité avec l'altitude. Chaque carte est accompagnée de coupes longitudinales et transversales. La section longitudinale suivant l'axe du bassin est dressée à la même échelle que la carte. Elle est coloriée en noir, tandis qu' une même section avec les longueurs à l'échelle et la pro- fondeur agrandie cinq fois est coloriées en bleu; cette dernière section fait mieux ressortir les inégalités du sous-sol. Des coupes transversales sont également établies sur le même
1 Le dernier volume, contenant la description et la carte bathymé- trique de 349 lacs, est parn durant l'impression de cette note sous le titre: Bathymeti·ical Snrvey of the Fresh- Water Lochs of Scotland. Royal Geographical Society. London, 1908.
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modèle. Enfin chaque carte est accompagnée d'un texte des- criptif dans lequel on a toujours donné : 1° la surface du bassin d'alimentation; 2° la surface totale du lac en milles carrés;
3° la surface entt·e les différentes isobathes exprimée en acres, ainsi que leur proportion en pour cent de la surface totale ; 4° le volume du lac en pieds cubes ; 5° la profondeur moyenne calculée d'après Je volume; 6° la longueur et la largeur du lac;
7° le rapport de la profondeur maxima et de la profondeur moyenne à la longueur, ce dernier rapport pe1·mettant de caractériser l'importance d'une nappe d'eau.
La machine à sonder en usage au << Lake Survey l> fut celle construite d'après les plans du regretté Fréd. Pullar. D'un maniement aisé, d'une constrnction simple, cette machine marcha d'une façon admirable,
Le nombre total des coups de sonde est d'environ 53 000, c'est-à-dire une moyenne d'envil'on 100 sondages par lac, mais il est juste de dire que le nombre de coups de sonde varia de 10, dans de petits lagots des Highlands, à 2WO dans le Loch Lomond, 1400 dans le Loch Ness, 1200 dans le Loch Maree et 1100 dans le Loch Morar, le plus profond de l'Écosse.
La superficie des lacs sondés varie d'une fraction de mille carré (2,59 km') à 27 '/•milles carrés (71,22 km2) pour le Loch Lornond et 21 1 / • (55,68 km2) pour le Loch Ness.
En longueur, les lacs étudiés varient de un demi-mille (0,805 km.) à 25 milles (40,25 km,) pour le Loch Awe et 22 1/2 milles (36, 225 km ) pour les Loch Lomond et Ness.
La profondeur des lacs écossais varie de 2 pieds à 1017 pieds (310 m.) dans le Loch Morar, 751 pieds (229 m.) dans le Loch Ness et 633 pieds (193 m. ) dans le Loch Lomond.
2. - La température
Durant le levé de la carte bathymétrique, des mesures de température ont été effectuées dans tous les lacs, à différentes profondeurs. L'instrument généralement employé fut le ther- momètre à i·enversement de Negretti et Zambra. Il n'est mal- heureusement pas possible de tirer des conclusions d'ordre
général en se basant sur lesdites données, les lacs n'ayant pas tous été étudiés dans la même saison. Le Loch Ness fut étudié spécialement au point de vue thermique, et des séries de tem- pératures furent prises tous les jours, soit par les Bénédictins de Fort Augustus de juillet à décembre en 1903 et 1904, soit par les collaborateurs du Service, de janvier à juin en 1904 et 1B05.
En se basaut sur environ 12000 observations, M. E. Maclagan- Wedderburn arriva aux conclusions suivantes, applicables au Loch Ness et qui, dans certaines mesures; doivent pouvoir s'appliquer à d'autres lacs:
1 • La plus grande quantité de chaleur se rencontre dans le Loch Ness au mois de septembre; à partil' de ce moment l'eau se refroidit rapidement jusqu'en mars ou avril, date à laquelle elle commence à s'échauffer.
2° Les températures de fond les plus basses ont été trouvées en avril et les plus hautes au milieu de novembre, c'est-à-dire tl'Ois mois après que le lac a donné, dans les couches supé- rieures, des signes de refroidissement. La temµérntme de fond est donc indépendante de l'action des vents et courants et est due à un phénomène de conductibilité.
3° La quantité de chaleur qui entre dans le Loch Ness durant l'année est de l,9Xl016 gr. calories. La quantité de chaleur fournie au làc est de 7,2Xl01" gr. calories, c'est-à-dire près de quatre fois plus grande que celle qui est emmagasinée dans le lac.
4° Des seiches de température ont été découvertes dans le Loch Ness en automne, quand la cc Sprnngschicht )) est bien marquée, c'est-à-dirn quaud il y a une séparntion bien nette entre la couche supérieure d'eau chaude et la couche inférieure d'eau froide.
C'est comme si l'on avait une masse d'huile reposant sui·
une masse d'eau. Il se propage de cette façon des oscillations, dans le niveau inférieur, indépendantes des mouvements de la masse supérieure. En prenant 450 pieds comme pl'Ofondeur moyenne du Loch Ness, 150 pieds comme profondeur moyenne de la coupe supérieure chaude et 300 pieds pour celle de la
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pal'tie inférieure froide, 54° F et 43° F rnspectivement comme températures moyennes de la couche chaude et froide en appli- quant la formule
t= - -:::-::::====
1 ,1 Fu 7L+ F 2Z
p (r - ri') p'où l = longueur du lac, g == accélération, p, p', h et h respec- tivement les densités et températures des couches froide et chaude, on arrive à trouver comme période de la seiche de température, 2 jours et 6 heures.
II est évident que la période varie suivant le moment de l'année, c'est-à-dire suivant la position de la cc Sprungschicht >>.
5° II y a trois phases différentes dans le cycle des val"iations de température dans les lacs qui, selon la loi de M. Forel, appartiennent au type tropical, c'est-à-dire des lacs dont la température à aucun moment de l'année, ne tombe plus bas que 4°. Dans le Loch Ness, ces trois phases ont lieu comme suit: De décembre à avril nous avons la phase d'hiver, de mai à juillet la phase de printemps et enfin d'aotlt à novembre la phase d'automne.
Dans la phase d'hiver, l'eau d'un lac est partout à la même température. Durant la phase de printemps, nous trouvons toute une gradation de température de la surface au fond. Dans la phase d'automne, la cc Sprungscbicbt >i ( c< Discontinuity layer n de M. Wedderburn) a fait sou àpparition. Dans ce dernier cas, on trouve dans la partie supérieure du lac un volume d'eau chaude de températme à peu près uniforme, et dans la partie inférieure un volume d'eau froide de tempéra- ture uniforme, donc de densité plus grande que le volume d'eau chaude. La cc Sprungschicht )) ( << Discontinuity layer il) est la couche étroite qui sert de passage entre l'eau chaude et l'eau froide sous-jacente.
3. - Les seiches
Les travaux de M. le p1·ofesseur G. Chrystal et de ses élèves,
M.M . .Maclagan-Wedderbul'n, White et Whatson constituent une des plus importantes contributions à l'étude' des seiches, tant au point de vue expérimental qu'au point de vue théorique.
Les premières observations sur les seiches furent faites, en Écosse par les collaborateurR du cc Lake Survey >> en été 1903 sui· le Loch Ness. En effet, on observa dans ce lac des seiches dont les périodes sont de 31,5 15,3 et 8,8 minutes, et qui cor- respondent respectivement à des seiches uninodale, binodale et tri nodale.
En 1904, M. le professeur Ch1·ystal, de l'Université d'Édim- bolll'g, commença à étudier la théorie hydrodynamique des seiches, et publia le résultat de ses recherches en 1905 dans un mémoire intitulé: On the hydrodynainical theon; of Seiches, qui est la plus importante contribution à l'i'tude des seiches, tant au point de vue théorique, qu'au point de vue des vérifications expérimentales des formules. Ce savant nous donne un tableau qui permet de comparer les durées des périodes calculées, d'après ses formules, aux périodes observées pou1· les lacs de Constance, Garde, Neuchâtel, Starnberg. Genève et Ness.
Cette comparaison lui permet une discussion fort intéressante des résultats obtenus par divers observateurs. La seiche du lac Léman, dont la période est de 10,3 minutes, et qui avait été interprétée par M. Forel comme une seiche tranversale, serait, d'après M. Chrystal, une seiche heptanodale d'une période calculée de 10,04 minutes. Le calcul montre qu'il y aurait dans le lac de Constance des seiches dont la période serait de 22,4 minutes et de 18,3 minutes, et qui co1Tespondraient res- pectivement à T~ et T'. Le fait que ces seiches n'ont pas été observées s'expliquerait par une mauvaise position du limno- graphe, ou bien encore par le fait qu'elles seraient instables.
Nous voyons ensuite MM. Chrystal et Wedderburn attaquer le problème de déte1·mination par le calcul de la position des nœuds des seiches unodale, binodale et trinodale dans les Lochs Earn et Trrig en se basant sur les résultats bathymé- triques du « Lake Survey >J. C'est la première fois que l'on voit appliquer directement la théorie mathématique à l'étude des seiches. Les positions des nœuds sont repérées sm· une carte
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bathymétrique du Loch Earn et du Loch Treig, à l'échelle de 1: 21 120 ..
Eu étudiant les variations, les vibrations ou dénivellations du Loch Eam, dont la période de fluctuation est d'une minute et même moins, M. Chrystal fut amené à construire un appareil enregistreur d'une grande sensibilité. Cet appareil, ou « stato- limnographe )), se compose d'un statoscope de Richard et pel'lnet d'enregistrer des dénivellations ou des vibrations, comme les appelle M. Fore!, qui risqueraient fort d'échapper à l'œil le plus exercé à suivre le fonctionnement d'un limno- graphe à index et qui, d'autre part, seraient presque invisibles sur des tracés de limnographes marchant à 1 mm par minute:
L'utilité d'un limnographe portatif s'étant fait sentir durant l'étude des seiches du Loch Earn, M. James Murray fit constrnire d'après ses dessins un appareil pouvant facilement se porter à bicyclette, et que l'on peut qualifier de c< limno- graphe à index de Murray. >> Cet appareil fort simple se com- pose: 1° d'un fiottem et d'un contrepoids, reliés par un fil passant sur une poulie verticale; 2° d'une aiguille fixée à l'axe de la poulie; 3° d'une échelle verticale permettant de lire les déplacements de l'aiguille ou index; 4° d'un bassin pour le flotteur, communiquant avHc le lac par un siphon; et 5° d'un pied d'appareil photographique.
4. - Géologie
La descl'iption géologique du bassin d'alimentation de la plupart des lacs étudiés par le «Lake Survey n est due à la plume autorisée des célèb1·es géologues écossais MM. les D''' Ben.-N. Peachet John Horne, du Service géologique de Grande- Bretagne. De phrn, les descriptions de quatre bassins d'~limen
tation sont accompagnées de cartes géologiques au 1 : 126 720, dont une, celle du distdct du Loch Katrine, était inédite.
Parmi ces belles descriptions, qui permettent de mieux com- prendre les relations qui existent entre les caractères bathy- métriques et géologiques des lacs, je signalerai au lecteur qu'intéressent les phénomènes de c< tectonique n les pages
magistrales dans lesquelles les savants géologues écossais décrivent les fameux chevauchements des North-Western Highlands, et particulièrement ceux du bassin du Loch Assynt.
IV. - CONCLUSIONS
Le Sel'vice des lacs d'Écosse, sous la savante direction de Sir John .Murrny, a accompli un travail d'une tl'ès grande valent· scientifique. On peut même dire que cette entrep1·ise pl'ivée obtint des résultats auxquels nul service officiel n'aurait pu prétendre. En effet, da11s un service officiel, on ne sort jamais du cadre tracé, tandis que dans un service privé on peut, chemin faisant, développer telle ou telle partie qui, de prime abord, parnissait peut-être de peu d'inté1·êt; c'est préci- sément ce qui fut fait par Si1· John Murrny au sujr.t des seiches.
Ce qui fait du Service des lacs d'Écosse une entreprise unique en son genre, c'est que leR études physiques et biolo- giques fure11t menées de front.
Jusqu'à ce jour, seuls quelques limnologistes ont reçus des tirages à part des différentes publications. Les directeurs ont l'intention de réunir les tirages à part en quelques volumes qui seront dédiés à la mémoire du regretté Fréd. Pulla1·, le courageux jeune homme qui perdit la vie en portant secours à une dame.
L'exemple de M. Fore! a été suivi, et les «Reports )J du Ser- vice des lacs d'Écosse viendront augmenter la stabilité de la base de la limnologie, en venant prendre place près des beaux volumes sur le Léman.
Comme Le Léman a servi de base à la limnologie suisse, de méme les « Reports J) du Scottish Lake Survey seront la base de la limnologie écossaise.
