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Le régime des vents
L’Alizé du sud-est, vent principal de Madagascar, surtout actif pendant l’hiver austral, ne rencontre pas de hauts reliefs dans l’Ouest et prend l’allure d’un foehn. Les côtes ouest et nord-ouest restent cependant en dehors du domaine de cet Alizé. Durant l’été austral, le domaine occidental de l’Ile est soumis à un vent du nord-ouest appelé parfois « Mousson du Mozambique » et en janvier, Madagascar se trouve dans la zone de convergence intertropicale (ZCIT). Les précipitations tombent alors le plus souvent sous forme d’orages violents caractéristiques des pays tropicaux. Par ailleurs, les cyclones et typhons tropicaux, nés au contact de la mousson et du front des Alizés, ont des actions très importantes dans les bassins versants des Hauts-Plateaux, mais parfois aussi sur la Côte Ouest elle-même.
Les brises de terre et de mer sont particulièrement nettes sur la Côte Ouest abritée de l’Alizé et dont l’arrière-pays présente une forte variation diurne de la température. Dans les basses plaines alluviales et dans les basses vallées, la brise de mer est en général assez forte et s’élève dans l’après-midi.
La houle d’Alizé est exceptionnelle sur la Côte Nord-Ouest et c’est la Mousson qui, pendant l’hiver austral, engendre les principales houles, généralement modérées. Fait rare dans les mers tropicales, les marées sont notables. Ainsi les courants de marée prennent une grande importance aux embouchures de la grande cour d’eau.
Phénomènes météorologiques extrêmes
Les cyclones sont rares à Mahajanga, mais pendant l’été, on observe le passage de dépressions tropicales (la vitesse du vent près du centre, est comprise entre 51 et 119 km/heure) dans le voisinage. La plupart des cyclones qui arrive sur la région Boeny est déjà affaibli par son passage dans une partie de l’île, apportant de fortes précipitations, mais ne sont plus accompagnés de vents violents dévastateurs. Mais des destructions considérables peuvent être occasionnées par les cyclones qui se forment dans le canal de Mozambique, comme le cas de CYNTHIA en 1991, ou qui reprennent vigueur au contact de la mer, cas de KAMISY en 1984 qui a traversé l’ile d’Est en Ouest, et est passé sur les Comores avant de revenir sur Mahajanga qu’il a détruit.
LA RADE DE MAHAJANGA
Contexte environnemental de la rade de Mahajanga
Cette région est une zone à vocation agro-pastorale. Elle dispose d’un large potentiel d’irrigation dont une partie est utilisée. C’est aussi un domaine des savanes (savane arborée et savane herbeuse) possédant plus d’une dizaine d’aires importantes à protéger (parcs nationaux, réserves naturelles, mangroves sur le littoral, forêts classées…). Le relief est très accidenté au voisinage du socle et s’adoucit au fur et à mesure que l’on s’avance vers l’Ouest.
Le port de Mahajanga (15°44’S – 46°20’E) est situé au débouché en mer de la rivière Betsiboka laquelle forme à cet emplacement la baie de Bombetoka d’environ 30 km de longueur et d’une largeur variable de 5 à 15 km. Cette baie est divisée en deux parties : en amont limitée par le goulet Boanamary, en aval par le détroit de Mahajanga où se trouve le port de batelage se composant de l’ancien port aux boutres et de 586 m de quais accostables pour les chalands et les petits caboteurs, dont :
– le quai VUILLEMIN est un quai sur pieux en béton armé de 154 m de long,
– le quai Moriceau de 110m de long,
– quai Oursin, longueur 154m.
Sédimentologie :
Le port de Mahajanga est situé dans la baie de Bombetoka, débouché maritime du fleuve Betsiboka. La Betsiboka est le siège d’un important transport de matériaux. Ces alluvions se sont tout d’abord déposées en majeure partie en aval de Mahajanga dans la baie de Bombetoka, puis au fur et à mesure du comblement de cette baie, les alluvions ont franchi le détroit de Mahajanga pour se déposer immédiatement aux abords du port et dans la zone des chenaux. Le volume ainsi déposé est évalué en 1985 à 25 millions de 𝑚3 par an.
Avec cet envasement rapide de la baie de Bombetoka, la base marine varie chaque année. Donc, Il devient alors très difficile de faire une prédiction précise sur la hauteur d’eau au port ou même aux alentours pour assurer la sécurité des navigations et les gens de la côte ou les touristes qui y baignent. Comme notre zone d’étude se trouve sur l’embouchure ou même exutoire de ce grand bassin et comme son envasement s’accélère de plus en plus chaque année. Il nous vient à l’esprit de penser que la hauteur d’eau et la vitesse de transport solide du Betsiboka varie aussi avec le débit et les caractéristiques du courant de marée sur la rade de Majunga.
Accès au port
L’entrée dans la baie de Bombetoka se fait par deux chenaux naturels (voir la figure 70, annexe page H), le chenal du Nord-Ouest et celui du Nord-Est qui encadrent le banc de Narcissus de 11 km de diamètre environ, situé au milieu de l’embouchure, et qui est couvert de 4 m d’eau en moyenne. Le tirant d’eau devant les quais existants est de l’ordre de 1 m, ce qui fait que les caboteurs n’accostent qu’à marée haute. Si les bateaux arrivent à marée basse, ils peuvent y passer des semaines avant de prendre la route et ce qui n’est pas bénéfique pour les sociétés propriétaires du bateau.
Les caractéristiques techniques
La Côte-Ouest est géographiquement plus avantagée que la Côte-Est. Les conditions générales sont très favorables :
Climat modérément pluvieux (assez sec)
Vents et houles nettement moins violents, même pendant la saison de pluie
La marée est plus sensible dans l’ouest que dans l’Est
Contrairement à ce qui se passe sur le littoral Est, les conditions nautiques favorisent le petit caboteur, voire même les boutres et goélettes, d’autant plus que la côte présente des ouvertures naturelles (baies, rades présentant des différences fondamentales selon qu’elles reçoivent ou non de rivières) bien abritées.
Description du port de Majunga
Ce port devait être relié à la ville de Majunga par une route de 8 mètres de large. Mais seule la digue aval : digue Schneider, put être construite, barrant la Betsiboka comme une immense cuiller en travers de son courant limoneux ; alors que la digue en amont, qui devait protéger le port contre l’alluvionnement, ne put être commencée.
Deuxième de Madagascar par le trafic, le port principal de Majunga n’est pas un port à eau profonde ; il se trouve sur l’embouchure (rive). Une jetée de 1.000m d’extension a été construite à l’aval du port, mais le plan d’eau ainsi constitué s’est très rapidement envasé sans qu’il puisse y avoir un espoir sérieux d’y porter remède. Les long-cours mouillent à 500m de Majunga dans une rade assez bien abritée mais dont l’entrée n’est pas facile et s’envase d’année en année. Le port dispose des terre-pleins, de hangars et de voies de circulation d’environ 600.000m². Les opérations de déchargement ou d’embarquement des long-courriers se font en rade. Mais les problèmes de la distance du mouillage au port de batelage se posent également ici. Les bateaux sont installés à plusieurs kilomètres de la mer, soit en rivière, soit sur des bras de mer, soumis à l’influence de la marée. Leur accès n’est possible que dans certaines conditions de marée : (deux fois huit jours par mois).
LE COURANT DE MAREE SUR LA RADE DE MAJUNGA
Généralités sur les courants marins
Un courant marin est un mouvement d’eau de mer régulier, continu et cyclique. Ce type de mouvement est dû aux effets combinés du vent, de la force de Coriolis, et de différences de température, densité et salinité ; ainsi qu’évidemment aux contours des continents mais aussi aux reliefs de profondeur et à l’intéraction entre courants. Du point de vue quantitatif, un courant marin est caractérisé par sa vitesse et son débit, mais également par sa température et bien entendu son sens de direction.
L’ensemble des courants marins à l’échelle de la planète forme un grand cycle de circulation thermohaline qui brasse les eaux et convoye la chaleur à l’échelle du globe. En influençant fortement la température des régions visitées, en plus de l’humidité, les courants ont ainsi un impact déterminant sur les climats terrestres majeurs.
Les courants marins ont deux origines bien distinctes :
Les courants de marée, appelés courants « gravitationnels » qui ont pour origine l’attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil (l’attraction newtonienne : ce sont les mouvements latéraux et horizontaux qui accompagnent la montée et la descente verticale des eaux marines) ;
Les courants « radiationnels » ce sont les courants de caractère aléatoire, leur origine plus ou moins lointaine est le rayonnement solaire, responsable de phénomènes tels que le régime des vents, le cycle des saisons, les perturbations météorologiques, ou les variations spatiales de densité des océans pouvant générer des mouvements au sein des masses d’eau et les phénomènes atmosphériques tels que les courants de dérive (dus aux vents), courants liés à la houle, courants de densités liés à l’évaporation, à la température, à la salinité, à la fonte des glaces polaires, aux apports d’eau douce par les fleuves.
Mais dans le cas de la région étudiée, on n’en rencontre généralement que des courants de marées. Face à cela, on va se focaliser surtout sur les courants d’origine gravitationnels qui sont très compatible à notre zone d’étude.
Le Courant de marée
Un courant de marée est un type de courant marin engendré par les marées. Sa force et sa direction évoluent avec le moment de la marée. Il est notable près des côtes bordant les mers influencées par la marée. Le courant de marée est plus marqué lorsque la topographie de la côte et des fonds impose aux eaux sous l’influence de la marée de transiter dans une zone resserrée : il peut alors constituer une gêne ou un danger pour la navigation des bateaux.
La vitesse maximale du courant de marée en un lieu donné dépend à la fois du marnage de la marée et de la configuration des fonds : ce courant peut être particulièrement fort dans les raz, les entrées de rias ou de rivières ou de bassins fermés soumis à la marée.
Pour comprendre vraiment cet effet il est nécessaire de faire un petit détour par l’astronomie. Pour simplifier les choses nous commencerons par expliquer le rôle de la Lune, il sera alors aisé de comprendre celui du Soleil.
Définition de la marée
La marée est le phénomène périodique de montée et de baisse du niveau de la mer dû à l’attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil ainsi que de l’effet de la force centripète due à la rotation de la Terre autour du barycentre Terre-Lune. Il s’exprime de façon différente en chaque point du globe, en raison de nombreux effets additionnels : inertie du déplacement de l’eau, effets induits par la marée elle-même et les déformations terrestres, propagation des ondes différentes induites par des facteurs tels que la force de Coriolis, la taille et la forme des bassins (ouverts ou fermés, profond ou pas), etc…
Tout d’abord le niveau de la mer s’élève pendant un certain temps (six heures environ). C’est ce qu’on appelle le flux ou montant, jusqu’à atteindre un maximum appelé pleine mer. Ensuite ce niveau baisse pendant un certain temps ; c’est ce que l’on appelle le reflux ou perdant, jusqu’à atteindre son minimum appelé basse mer. La différence de hauteur entre une pleine mer et une basse mer consécutives (ou inversement) s’appelle le marnage. Cette différence est très variable dans le temps et dans l’espace. En effet, le marnage est maximal lors des vives-eaux et minimale lors des mortes-eaux : c’est l’inégalité semi-mensuelle. Les marées sont très faibles dans les mers fermées et au milieu des océans, alors qu’elles sont plus importantes près des côtes.
La mer oscille autour d’une position moyenne appelée niveau moyen.
On distingue :
le niveau de mi- marée : moyenne d’une pleine mer et d’une basse mer consécutive ;
le niveau moyen journalier : moyenne des hauteurs de la journée ;
le niveau moyen mensuel : moyenne des hauteurs du mois ;
le niveau annuel : moyenne des hauteurs de l’année.
Origine de la marée
La force génératrice de la marée
Selon la loi universelle de la gravitation, les masses liquides des mers et des océans sont attirées par les objets célestes les plus influents : la Terre, la Lune et le Soleil. En particulier, le point le plus proche de la Lune est plus attiré que le point à l’opposé. Une première composante de la force de marée résulte donc de la différence d’attraction entre celle de la Terre et de celle de la Lune, selon le barycentre Terre-Lune.
Le même phénomène existe pour l’ensemble des astres, et en particulier pour le Soleil, qui, bien qu’éloigné de la Terre, exerce une forte influence en raison de sa masse élevée.
D’autre part, bien que la Lune soit attirée par la Terre, en tournant autour de la Terre, elle est soumise à une force centrifuge qui tend à la repousser. De la même manière la Terre est à la fois attirée vers la Lune et repoussée. Les océans sont donc soumis à deux forces opposées :
la force résiduelle résultant de la combinaison des différentes forces d’attraction gravitationnelle exercée par l’astre (𝐹𝑟 et 𝐹𝑑), proportionnellement à sa masse et à l’inverse du carré de sa distance
une force centrifuge (𝐹𝑖) identique en tout point de la Terre, due au mouvement de la Terre sur son orbite autour du centre de gravité du système Terre-astre.
Il convient d’ajouter que la rotation diurne de la Terre sur elle-même n’est pas à l’origine du phénomène de marée. En revanche, elle participe au phénomène en ce que la rotation vient localement moduler l’effet de la marée, un même lieu du globe voyant un potentiel générateur variant dans le temps du fait de la combinaison du mouvement de rotation et des mouvements relatifs des corps perturbateurs par rapport à la Terre.
L’intensité de la force centrifuge est constante sur la Terre tandis que l’intensité de l’attraction gravitationnelle est variable car son intensité dépend de la distance à la Lune : plus un point est proche de la Lune, plus l’attraction est forte.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I: CONTEXTE GENERAL DE L’ETUDE
CHAPITRE I: GENERALITE SUR LA ZONE D’ETUDE
I-1 Localisation de la zone d’étude
I-2 Activité dans la zone (Transport maritime)
I-3 Ressources et exploitations de la façade maritime de la ville
I-3-1 Le Port aux boutres de Majunga
I-3-2 Une plage de Majunga
I-3-3 Tourisme
I-3-4 Les mangroves
I-4 Climatologie de la zone
I-4-1 La pluviométrie et la température
I-4-2 Le régime des vents
I-4-3 Phénomènes météorologiques extrêmes
CHAPITRE II: LA RADE DE MAHAJANGA
II-1 Contexte environnemental de la rade de Mahajanga
II-1-1 Sédimentologie :
II-1-2 Accès au port
II-2 Les caractéristiques techniques
II-3 Description du port de Majunga
CHAPITRE III: LE COURANT DE MAREE SUR LA RADE DE MAJUNGA
III-1 Généralités sur les courants marins
III-2 Le Courant de marée
III-2-1 Définition de la marée
III-2-2-1 La force génératrice de la marée
III-2-2-2 Limite de Roche
III-2-2-3 Le potentiel générateur
III-2-2-4 Classement des composantes de la marée
III-2-3 Les types de marées
III-2-4 Influence de la position des astres sur le marnage
III-2-5 Les références de hauteur
III-3 Le flot et le jusant
III-4 Courant de marée dans la zone d’étude
III-4-1 La marée
III-4-2 Tirant d’eau devant les quais existants
III-4-3 Caractéristique du courant de marée de Majunga
CHAPITRE IV: CARACTERISTIQUE METEOROLOGIQUE DE BETSIBOKA
IV-1 Introduction
IV-2 Description du Betsiboka
IV-3 La température
IV-4 Les facteurs de différenciation morphoclimatique
IV-4-1 Les grands types de climats
IV-4-1-1 Le climat de la Côte Nord-Ouest :
IV-4-1-2 Le climat des Hauts-Plateaux
IV-4-2 Aperçu hydrologique
IV-5 Condition favorables à l’alluvionnement
PARTIE II: METHODOLOGIE ET LES MATERIELS UTILISES
CHAPITRE V: FORMULATION MATHÉMATIQUE DU PROBLÈME
CHAPITRE VI: ETUDE HYDROLOGIQUE
VI-1 Les facteurs de la sédimentation continentale
VI-1-1 Facteurs régionaux
VI-1-1-1 Orientation de l’Ile :
VI-1-1-2 Continentalité
VI-1-1-3 Altitude
VI-1-1-4 L’homme
VI-1-2 Les températures
VI-1-2-1 Moyennes mensuelles et annuelles
VI-1-2-2 L’évapotranspiration potentielle
VI-1-3 Les régimes pluviométriques
VI-1-4 Bilan de l’eau et indices climatiques
VI-1-4-1 La capacité érosive du climat
VI-1-4-2 Intensité et fréquence des précipitations
VI-1-4-3 Bilan de l’eau et écoulement
VI-1-4-3-1 L’indice d’aridité
VI-1-4-3-2 Évapotranspiration
VI-1-4-3-3 Drainage et ruissellement
VI-2 Le complexe physique du bassin versant
VI-2-1 Les pentes longitudinales pour les cours d’eau du bassin versant de Betsiboka
VI-2-2 Relief
VI-2-3 Forme
VI-2-4 Les régimes hydrologiques
VI-2-4-1 Variations saisonnières du régime
VI-2-4-2 Abondance moyenne annuelle et conditions de l’écoulement
VI-3 Évaluation théorique du potentiel d’érosion
VI-4 Essai de classement relatif des bassins fluviaux du point de vue de l’érosion
VI-5 Le matériel utilisé : ArcGis 10.2
VI-5-1 Organisation
VI-5-2 Données vecteur et raster
VI-5-3 Composante spatiale et attributaire
CHAPITRE VII: ETUDE OCEANOGRAPHIQUE
VII-1 Prévision de la marée
VII-1-1 Généralités
VII-1-2 La prédiction des marées
VII-1-3 Le référentiel utilisé pour les hauteurs de marée
VII-1-4 Les caractéristiques d’une marée
VII-1-5 Le coefficient de marée
VII-1-6 Méthodes de calcul de hauteur d’eau
VII-1-6-1 Méthode sinusoïdale
VII-1-6-2 Par le calcul exact
VII-1-6-3 Méthode des douzièmes
VII-1-7 Incidence des conditions météorologiques
VII-1-8 Les conditions météorologiques : un facteur d’amplification
VII-1-8-1 Le vent
VII-1-8-2 Les vagues
VII-1-8-3 Les écarts de densité
VII-1-8-4 La variation de la pression atmosphérique
VII-1-8-5 La bathymétrie
VII-2 Calcul des courants marées
VII-2-1 Les Grands Courants Océaniques
VII-2-2 Les Courants de Dérive
VII-2-2-1 Profondeur
VII-2-2-2 Sens et Direction
VII-2-2-3 Vitesse
VII-2-3 La couche d’Ekman
VII-2-3-1 Les équations des écoulements plans soumis à la force de Coriolis
VII-2-3-2 La couche d’Ekman sous la surface libre des océans
VII-2-4 Les courants de Marée
VII-2-4-1 Rose de courant
VII-2-4-2 Méthodes de calcul de courant de marée
VII-2-4-2-1 Utilisation des cartes de courant :
VII-2-4-2-2 Utilisation des zones de la carte marine
VII-2-4-2-3 Calcul avec plusieurs références
VII-3 Le matériel utilisé : Marées dans le Monde 4.00
VII-3-1 Les feuilles quotidiennes
VII-3-2 Problème de seuil, de mouillage et d’échouage ; Calcul de la hauteur d’eau
Problèmes de mouillage et d’échouage
Calcul de la hauteur d’eau en fonction de l’heure :
VII-3-3 Tables de marée :
PARTIE III: CALCUL DE COURANT DE MAREE SUR LA RADE DE MAJUNGA ET LES TRAITS ESSENTIELS DES MOUVEMENTS DE L’EAU DANS L’ESTUAIRE DE BETSIBOKA
CHAPITRE VIII: DEBIT DE LA BETSIBOKA : CLASSIFICATION HYDROLOGIQUE DE L’ESTUAIRE
VIII-1 Délimitation du bassin versant de Betsiboka
VIII-2 Bilan hydrologique de Betsiboka
VIII-3 Importance des crues
VIII-4 La sédimentation dans l’estuaire de la Betsiboka et sur le plateau continental au large de l’estuaire.
VIII-4-1 Le dépouillement des résultats
VIII-4-2 Les transports solides : Les résultats des mesures
VIII-4-3 Bilan de l’alluvionnement
VIII-4-3-1 Expansion du bassin versant de Betsiboka
VIII-4-3-2 Variation des pertes en terre par rapport à la pluviométrie annuelle de l’Ikopa et Betsiboka
VIII-4-3-3 Variation des pertes en terre par rapport à la température
VIII-4-3-4 Effet combiné de la pluviométrie et la température
CHAPITRE IX: L’ETUDE DU MILIEU FLUVIO-MARIN SUR LA COTE OCCIDENTALE DE MADAGASCAR
IX-1 Estuaires et Deltas
IX-2 Marée dynamique et marée de salinité
IX-3 Définition, extension et caractères morphologiques du milieu fluvio-marin
IX-3-1 Définition du milieu fluvio-marin
IX-3-2 Les variations du niveau de base marin
IX-4 Origine et mode de dépôt
IX-5 Salinité de surface
IX-6 La végétation
IX-6-1 La forêt de palétuviers
IX-6-2 La relation entre la marée et la végétation
IX-7 Topographie et extension du plateau continental
CHAPITRE X: PROPAGATION DE LA MAREE SUR LA RADE DE MAJUNGA
X-1 Circulation générée par les apports de la Betsiboka : les mécanismes
X-2 Propagation de la marée
X-2-1 Coefficient de marée à Majunga
X-2-2 Correction de la marée et du courant
X-2-3 Application de la méthode de douzième
X-2-3-1 Résultat de l’évolution de la marée du 07 avril 2016
X-2-3-2 Résultat de l’évolution de la marée du 14 avril 2016
X-2-4 Synthèse des résultats du courant de marée
X-2-4-1 Direction des courants :
X-2-4-2 Intensités des courants
X-2-4-3 Les résultats du courant de marée par mois depuis le mois de mars au mois de juillet
X-3 L’importance de la marée
X-3-1 Port de Majunga
X-3-2 Sécurité de la navigation maritime
X-3-3 La pêche
X-4 Comparaison de la marée avec le logiciel « la marée dans le monde »
X-5 Problème ou limite du logiciel
X-6 Recommandations
CONCLUSION GÉNÉRALE
BIBLIOGRAPHIE
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