La mécanique des marées

Les marées de printemps, lorsque le Soleil et la Lune s'alignent, produisent les plus hauts et les plus bas, tandis que les marées ne s'avéraient pas à angle droit, mènent à une aire de marée minimale. Il est essentiel de comprendre ces cycles parce qu'ils contrôlent l'énergie fournie au rivage au cours des périodes quotidiennes, de façon à ce que les températures de la mer soient plus élevées et de la mer, et que les marées soient produites par l'attraction gravitationnelle de la Lune et, dans une moindre mesure, par la rotation de la Terre. Cette interaction crée deux bourrages de marées sur les côtés opposés de la planète, entraînant l'élévation rythmique et la chute du niveau de la mer.

Le mouvement horizontal de l'eau associée aux marées est connu sous le nom de courants de marée. Ces courants peuvent être forts, en particulier dans les détroits étroits, les entrées et les estuaires, où ils transportent les sédiments, érodent les canaux et redistribuent les nutriments. La vitesse et la direction des courants de marée changent avec la phase de la marée, créant des schémas d'écoulement complexes qui interagissent avec les vagues et les ondes de tempête.

Action contre les marées et érosion côtière

L'érosion côtière est l'usure de la terre par l'action des vagues, des courants et des marées. Les marées influencent l'érosion par plusieurs mécanismes distincts, chacun fonctionnant à différentes échelles spatiales et temporelles. Pendant la marée haute, l'énergie des vagues atteint des altitudes plus élevées sur la rive, attaquant des falaises et des dunes qui autrement seraient abritées.

Action hydraulique et abrasion

L'action hydraulique se produit lorsque l'eau est forcée à se fissurer et à se fissurer dans les roches, compresser l'air et le libérer rapidement au moment où les vagues reculent. Ce changement de pression répété affaiblit les structures rocheuses, entraînant éventuellement des fragments de rupture. Les marées amplifient cet effet en mouillant et en séchant à plusieurs reprises la zone intertidale, favorisant ainsi l'altération du sel et l'activité biologique comme le creusement par des organismes marins.

Transport des sédiments par courants de marée

Dans les estuaires, l'entrée et la sortie de marées créent une circulation à deux couches qui piège les sédiments, construisant des vasières et des zones intertidales. Sur les côtes ouvertes, de forts courants de marée peuvent enfoncer les canaux et enlever du matériel de l'estran, ce qui entraîne une diminution de la plage et une vulnérabilité accrue aux tempêtes. L'interaction entre les courants de marée et l'énergie des vagues est un facteur clé pour déterminer si une côte accumule des sédiments ou s'érode. Pour plus de renseignements sur la dynamique du transport des sédiments, la Commission géologique des États-Unis offre un aperçu détaillé des processus de sédiments côtiers sur son site Web.

Formes de terre façonnées par des marées

L'interaction de l'érosion et des dépôts provoqués par les marées crée une variété remarquable de formes de terres côtières, allant des estuaires et deltas à grande échelle aux petites caractéristiques comme les ruisseaux de marée et les plages de barrière.

Estuaries et Tidales

Les estuaires sont des fonds côtiers semi-fermés où l'eau douce des rivières se mélange avec l'eau salée de l'océan. Les marées jouent un rôle central dans leur formation et leur entretien en contrôlant l'échange d'eau, de sédiments et de nutriments. Le prisme de marée – le volume d'eau qui entre et laisse un estuaire pendant chaque cycle de marée – détermine la profondeur du chenal et l'étendue des plates-formes de marée.

Îles-barrières et craques

Les îlots de barrière sont des dépôts de sable long et étroit qui se trouvent en bordure du continent, et qui sont façonnés par une combinaison d'action des vagues et de courants de marée. Les îlots de marée traversent les barrières, permettant à l'eau de s'écouler dans et hors des lagunes. Ces îlots migrent au fil du temps à mesure que les courants de marée s'érodent d'un côté et déposent du sable de l'autre. Les écailles sont semblables mais attachées au continent à une extrémité.

Marss salés et marais de mangrove

Les marais salés sont des écosystèmes intertidales qui se développent dans des zones abritées où les inondations marémotrices sont régulières mais pas trop énergétiques. La végétation piège les sédiments, permettant à la surface des marais de s'élever au niveau de la mer. Les ruisseaux marémoteurs se déplacent dans les marais, distribuant de l'eau et des nutriments. Dans les régions tropicales et subtropicales, les mangroves jouent un rôle similaire.

Cliffs, plateformes de coupe-vagues et encoches

Sur les côtes rocheuses, l'érosion marémotrice contribue au développement des falaises et des plates-formes de coupe d'ondes. La base d'une falaise est soumise à des mouillages et à des séchages répétés, associés à des impacts de vagues à divers niveaux de marée. Cette zone d'érosion concentrée coupe un encoche à la base de la falaise. À mesure que l'entaille s'approfondit, la roche ensevelissante devient non soutenue et s'effondre, ce qui entraîne le retrait de la falaise.

Plages et dunes côtières

Les plages de marées, la largeur et la pente de la plage changent considérablement entre marée haute et marée basse. Les marées de printemps produisent souvent un berge à marée haute distinct, tandis que les marées de neige peuvent laisser la plage supérieure sans être perturbées pendant des jours. Les courants de marées déplacent également le sable le long de la plage, contribuant aux changements saisonniers du profil de la plage. Dans certains endroits, le vent souffle du sable de la plage exposée à marée basse à l'intérieur de l'intérieur de la plage pour former des dunes côtières. Le développement des dunes dépend de la disponibilité du sable, de la force et de la direction des vents côtiers, et de la présence de végétation pour piéger le sable.

Facteurs qui modulent l'influence des marées

Plusieurs facteurs déterminent l'ampleur et la nature des effets de la marée sur l'érosion et le développement des formes de terre.

Géométrie côtière et bathymétrie

Les embranchements et les estuaires peuvent résonner avec le forçage des marées, ce qui entraîne des plages de marée extrêmement élevées (p. ex., baie de Fundy). Inversement, les îles et les récifs peuvent bloquer ou réfractaires les vagues de marée, créant des variations locales. L'orientation des côtes par rapport à la vague de marée entrante est également importante; les côtes qui font face à la direction de propagation des marées connaissent des courants plus forts et une plus grande érosion.

Augmentation du niveau de la mer

Dans de nombreuses régions, l'élévation du niveau de la mer devrait augmenter les distances de marée et les vitesses actuelles, en particulier dans les estuaires et les baies côtières. L'élévation du niveau de la mer pousse également la zone d'influence des marées vers l'intérieur des terres, exposant de nouvelles zones à l'érosion et aux inondations. Les marais salés et les mangroves doivent accrété les sédiments assez rapidement pour suivre le rythme; sinon, ils se noient et se convertissent en eau libre, en supprimant leur fonction de protection. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) signale que le niveau moyen de la mer au niveau mondial a augmenté d'environ 20 cm depuis 1900, avec une accélération au cours des dernières décennies (IPCC AR6, Chapitre 9).

Interventions humaines

La construction de jetées, d'aines et de parois de mer peut perturber le transport naturel des sédiments, ce qui entraîne une érosion sur les côtes de la dérive. La remise en état des terres et l'enlèvement des forêts de mangroves éliminent les tampons naturels. Les barrages et les prélèvements d'eau réduisent l'approvisionnement en sédiments des deltas, ce qui les rend plus vulnérables à l'érosion des marées.

Événements de tempête

Les ondes de tempête, qui sont des augmentations temporaires du niveau de la mer causées par la basse pression atmosphérique et les vents forts, peuvent grandement amplifier la puissance érosive des marées. Lorsqu'une vague de tempête coïncide avec une marée printanière élevée, le niveau de l'eau peut dépasser la marée haute normale de plusieurs mètres.Cette combinaison fournit une énergie énorme aux vagues sur la plage supérieure, les dunes et les infrastructures côtières.

Études de cas notables d'influence des marées

L'examen de lieux précis permet d'illustrer les diverses façons dont les marées façonnent les côtes du monde entier.

La baie de Fundy, Canada

La baie de Fundy est connue pour ses marées les plus hautes au monde, avec une portée maximale de plus de 16 mètres. Cette plage de marées extrême est due à la résonance dans la géométrie en forme d'entonnoir de la baie. Les puissants courants de marée érodent les falaises de grès rouge de Hopewell Rocks, créant des formations en forme de pot de fleurs distinctives. L'immense volume d'eau se déplaçant dans et hors de la baie soutient également un écosystème riche et soutient la génération d'énergie de marée à travers des turbines en cours de cours d'eau. La baie de Fundy est un laboratoire vivant pour étudier les impacts des régimes macrotidaires sur la géomorphologie côtière.

Louisiana , Côte du Golfe, États-Unis

La côte du Golfe de la Louisiane connaît certains des taux d'érosion côtière les plus élevés aux États-Unis. Le delta du Mississippi est en train de s'affaiblir naturellement, mais les interventions humaines – les levées, les canaux et l'extraction de pétrole et de gaz – ont réduit l'approvisionnement en sédiments et accéléré la perte de terres.

La côte de Californie, États-Unis

La côte de Californie se caractérise par des falaises abruptes, des zones de failles actives et des plages de marée variables (la plupart mixte semi-diurnales avec des plages typiques de 1 à 2 mètres). L'érosion des marées fonctionne en parallèle avec l'action des vagues sur les falaises de mer sous-cutées, en particulier dans les roches sédimentaires faibles comme le grès de la péninsule de Point Reyes.

La mer de Wadden, Pays-Bas, Allemagne, Danemark

La mer de Wadden est l'un des plus grands systèmes de sable et de vasières intertidales au monde, s'étendant le long de la côte de la mer du Nord. Sa morphologie unique est entièrement façonnée par l'action des marées. La gamme de marées varie d'environ 1,5 à 3,5 mètres, créant de vastes zones qui sont alternativement submergées et exposées. Les canaux de marée s'écoulent et inondent les plats, transportant les sédiments et conservant un équilibre dynamique.

Le delta du Gange-Brahmaputra, le Bangladesh et l'Inde

Le delta du Gange-Brahmaputra, aussi connu sous le nom de Sundarbans, est le plus grand delta du monde. Il est fortement influencé par de forts courants de marée et une grande distance de marée (jusqu'à 6 mètres dans certaines régions). Le delta est subventionné par le compactage des sédiments et l'activité tectonique, tandis que le niveau de la mer et l'intensité accrue des cyclones exacerbent l'érosion.

Stratégies d ' atténuation et d ' adaptation

Pour relever les défis de l'érosion marémotrice, il faut combiner ingénierie, restauration écologique et planification, et les approches les plus efficaces consistent souvent à travailler avec des processus naturels plutôt qu'à les contrer.

Solutions d'ingénierie douce et de nature

La restauration des dunes stabilise le sable avec la végétation indigène, qui fournit également un habitat. Les rives vivantes utilisent des plantes, des récifs d'huîtres et d'autres éléments naturels pour absorber l'énergie des vagues et les sédiments de piège. Dans bien des cas, ces méthodes sont plus durables et moins coûteuses à long terme que les structures dures. Nature Conservancy fait de la conservation des rivages vivants une stratégie clé de résilience côtière.

Structures techniques

Les murs de mer, les revitements, les brise-lames et les aines sont des solutions d'ingénierie rigide traditionnelles qui assurent une protection immédiate des propriétés, mais qui peuvent aggraver l'érosion sur les plages adjacentes en réfléchissant à l'énergie des vagues et en interrompant le transport des sédiments.

Retraite gérée

Dans certains cas, l'option la plus réaliste est de déplacer les bâtiments et les infrastructures loin de la côte. La retraite gérée permet aux processus de marée naturelle de continuer sans ingérence, ce qui entraîne souvent la reformage des zones humides et des plages.Par exemple, la réinstallation des maisons dans Pacifica, Californie, et le réalignement des défenses côtières au Royaume-Uni (par exemple, le programme de réalignement géré par Medmerry).

Gestion intégrée des zones côtières

La gestion intégrée des zones côtières (GIZC) réunit des scientifiques, des ingénieurs, des planificateurs et des collectivités locales pour élaborer des stratégies d'adaptation, notamment en établissant des lignes de recul, en réglementant le développement dans les zones sujettes aux inondations et en rétablissant les tampons naturels.

Conclusion

Les marées sont un moteur fondamental du changement côtier, influençant l'érosion et le développement de la forme terrestre à toutes les échelles de temps. Des falaises imposantes de la baie de Fundy aux zones humides en voie de naufrage de la Louisiane, l'empreinte de l'action marémotrice est visible dans le monde entier. Comprendre la mécanique des marées, leur interaction avec les vagues et les courants, et les facteurs qui modulent leurs effets est essentiel pour prédire l'évolution future des côtes.