Observations multirégionales et validation de la marée océanique M₃

La marée océanique lunaire terdiurne a une période d’environ 8,2804 heures et a théoriquement une faible amplitude. Son plus grand terme d’action à l’équilibre n’est que de 2,56 mm, ce qui est généralement considéré comme ayant peu d’impact sur le transport maritime ou d’autres activités maritimes. Ainsi, elle n’a pas reçu beaucoup d’attention dans les études précédentes et la compréhension des caractéristiques de la marée M3 dans diverses régions du monde est extrêmement limitée.

Cependant, la fluctuation du niveau d’eau provoquée par la marée M3 dans certaines zones est bien supérieure à l’amplitude théorique de la marée. De plus, la marée M3 pourrait être fortement affectée par l’élévation mondiale du niveau de la mer. Par conséquent, afin d’améliorer la précision des prévisions de marées et de la géodésie, il est important de mieux comprendre les marées d’ordre élevé comme M3.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jiayi Pan du Collège de géographie et d’environnement de l’Université normale du Jiangxi, comprenant le Dr Adam Devlin, a collaboré avec le Dr Déborah Idier du Service géologique français, en utilisant les données d’observation du niveau d’eau de 157 stations marégraphiques dans plusieurs régions du monde, des données d’assimilation altimétrique par satellite et une simulation numérique pour analyser systématiquement les caractéristiques des marées M3 dans plusieurs régions.

Ils ont également utilisé un modèle numérique pour étudier les tendances futures des marées M3 en cas de réchauffement climatique et d’élévation du niveau de la mer.

Six domaines de recherche clés ont été sélectionnés et les données horaires des marégraphes ont été analysées à l’aide d’une méthode harmonique avec une fenêtre de neuf ans et un pas de temps de trois mois pour déterminer l’amplitude de M3 et produire une série chronologique continue des amplitudes d’admittance de M3. Les résultats de l’analyse montrent que l’amplitude M3 à la plupart des endroits dans les zones de recherche est beaucoup plus grande que la valeur de marée d’équilibre.

Dans la région du Pacifique occidental, des amplitudes M3 plus importantes ont été observées dans des endroits tels que la mer de Chine orientale, le nord de la mer de Chine méridionale, Surabaya en Indonésie et les mers du nord-est de l’Australie. L’amplitude est relativement modérée sur la côte ouest de l’île de Kyushu et sur la côte centrale de la Chine, mais elle augmente significativement dans la mer d’Ariake. Dans le détroit de Corée, l’amplitude M3 est supérieure ou égale à 10,0 mm, et diminue progressivement en direction de l’est de la mer du Japon.

L’amplitude M3 du TPXO dans la baie de Tokyo et la baie de Nagoya est environ la moitié de la valeur observée. Dans la région nord-américaine, l’amplitude de M3 dans la région du Pacifique Nord-Ouest est comprise entre 18,3 et 22,6 mm, mais elle est beaucoup plus petite à Bella Bella, dans le sud. Dans la zone du plateau continental européen, la marée M3 est généralement importante sur le littoral complexe de la zone du plateau continental européen, avec de grandes variations entre les sous-régions.

L’amplitude M3 dans la zone de la mer d’Écosse est presque toujours supérieure à 20 mm, atteignant 39,3 mm à Tobermory. L’amplitude dans la mer d’Irlande du Nord est également importante, en particulier dans la région de Liverpool et ses environs (27 à 37 mm), atteignant environ 52 mm à Millport. En raison de la présence d’un nœud de marée à proximité, l’amplitude de M3 dans la zone maritime de l’île de Man est proche de zéro. L’amplitude dans le sud de la mer d’Irlande est plus faible, mais elle augmente considérablement dans le détroit de Bristol.

Les enquêteurs ont également mené une analyse approfondie des données de 61 stations marégraphiques qui avaient des enregistrements plus longs pour déterminer les changements séculaires dans les amplitudes M3. Cela a démontré que différentes zones géographiques présentent des caractéristiques différentes dans les changements à long terme de l’amplitude de M3. Par exemple, dans la région du Pacifique Nord-Ouest et le long de la côte atlantique nord de l’Amérique du Nord, l’amplitude M3 présente une croissance positive significative.

Dans la plupart des stations marégraphiques d’Europe, l’amplitude M3 montre une tendance négative à long terme. Cette tendance s’est également confirmée dans certaines régions du Japon et de Corée, où l’amplitude M3 présente à la fois de fortes tendances positives et négatives. Afin de mieux comprendre l’impact de l’élévation du niveau de la mer sur M3, les chercheurs ont utilisé le modèle MARS pour la simulation et l’analyse. Ces simulations ont pris en compte différents scénarios d’élévation du niveau de la mer, allant de 0,5 m à 3,0 m.

Les résultats montrent qu’avec une augmentation de l’élévation du niveau de la mer, l’amplitude M3 dans certaines zones va d’abord augmenter, mais lorsqu’elle atteint un certain seuil, l’amplitude va ensuite diminuer. Ce phénomène est particulièrement évident en mer d’Irlande et dans le golfe de Gascogne. Dans d’autres zones, comme la Manche, l’amplitude M3 continue d’augmenter. De telles réponses sous-régionales différentes à un forçage essentiellement uniforme suggèrent fortement l’existence d’un mécanisme de résonance important sur le plateau européen.

Ces résultats fournissent des informations précieuses sur les changements d’amplitude de M3 et révèlent également l’impact potentiel de l’élévation du niveau de la mer sur la résonance produite par le plateau continental européen. Ce changement de résonance peut être un facteur clé provoquant des changements à long terme dans l’amplitude de M3. Ce résultat de recherche permet de mieux comprendre l’impact de l’élévation du niveau de la mer sur la marée M3.

Le premier auteur de ce document de recherche est le Dr Adam Devlin de l’Université normale du Jiangxi (qui travaille actuellement à l’Université d’Hawaï) et l’auteur correspondant est le professeur Pan Jiayi de l’Université normale du Jiangxi. Le Dr Déborah Idier du Service Géologique Français a également participé à la recherche.

L’ouvrage est publié dans la revue Sciences Chine Sciences de la Terre.