VARIATION PÉRIODIQUE ANNUELLE
Rappelons en commençant deux faits fondamentaux :
(t Pour étudier le régime naturel du Léman, nous devons nous adresser à la limnimétrie antérieure aux grands travaux modernes de la régularisation du lac, antérieure par conséquent à l’année 1884. Le régime actuel du lac est presque entièrement artificiel, et si nous voulons nous occuper des faits naturels, nous devons parler au passé.
b Même en nous limitant à la limnimétrie antérieure à 1884, nous devons nous souvenir que depuis 1713, et peut-être même auparavant, le Léman n’est plus un lac sauvage ; que des digues et artifices ont été établis sur son émissaire et que, en particulier, des barrages mobiles relevaient les eaux de l’hiver, ou plutôt empêchaient les basses eaux de s’abaisser à leur niveau naturel, et diminuaient ainsi l’amplitude de la variation annuelle. Le développement des artifices de Genève ayant été progressif, plus haut nous pourrons remonter dans le passé, plus près nous nous rapprocherons de l’état de nature qui nous intéresse actuellement.
Quoi qu’il en soit, dans les faits à nous connus, nous constatons (') Dossier Nicoil-Delom, chez M. it. ilorel, avocat à Lausanne.
LIMNIJIETRIE
une variation périodiciue parraitement marquée ; elle eût été plus forte si le lac avait été à l’état sauvage.
Dans son mémoire de 4881, où il analyse les observations limnimétriques de Genève, de 1838 à 1880, E. Plantamour donne la courbe des variations annuelles dans la formule suivante, où h représente la hauteur du lac au-dessus et au-dessous de la moyenne ZL -1-1.4312‘", M représente la date exprimée en degrés sexagésimaux, l’année entière étant comptée pour 360" :
h — 4.4312»‘ + 0.5434"‘ sin {M + 231",2') + 0.1739™ sin (2 M
+ 26o,21.5’)-l- 0.0474™ sin (3 M + 167o,12’),
l’erreur entre les résultats du calcul et les observations, étant de
-J- Qmm.
Cette formule n’est pas d’un usage très facile. Pour la plus grande commodité du lecteur, je préfère lui donner ici la courbe sous une autre forme. Je tirerai des moyennes mensuelles des années 1818 à 1880 les moyennes générales qui sont les suivantes :
•Janvier
Juillet
F évrier
Août
Mars
Septembre
Avril
Octobre
Mai
Novembre
Juin
Décembre
Ces chiffres qui se traduisent par une courbe assez régulière (fig. 39) suffiront à ma démonstration.
On y voit que les eaux du lac étaient basses en hiver, et hautes en été; que, entre la moyenne du mois le plus élevé et celle du mois le plus bas, il y a une différence notable :
Moyenne d’août 2.136™
» de février 0.888 différence 1.248™
Si au lieu de nous adresser aux moyennes mensuelles, nous prenons les cotes des maximums et celles des minimums, nous avons ce que nous appelons la variation annuelle.
Moyenne des maximums 2.284'“
Moyenne des minimums 0.742 diflérence 1..542™
La plus forte variation annuelle connue est celle : du maximum de 1817 2.880™
au minimum de 1818 0.602™
différence
HYDROLOGIE
La plus faible variation annuelle est celle : du maximum de 1882 ‘2.027n>
au minimum de 1883 1 .364»i dilTérence 0.663™
La variation de la variation annuelle a donc été : la plus forte, celle de 1817-1818 2.278™
la plus faible, celle de 1882-1883 0.663™ différence 1.615™
Fig. 39. Courbe normale du lac, d’après les moyennes mensuelles de 1818 a 1890- 1 mm. n: 2 cm. de hauteur du lac.
Le minimum le plus bas connu par des observations limnimétriques est celui du 18 février 1830 (') par 0.224™. Le maximum le plus élevé est celui du 16 juillet 1817 par 2.886™. (-) La différence entre ces deux chiffres, ce que nous appellerons la variation extrême, est de 2.662">.
Quant à la date des extrêmes de hauteur, voici ce que je tire des faits connus, de 1806 à 1883 :
(q La digue est restée ouverte presque tout l’iiiver de 1830 (notedeG.-H. Dufour 1843). D'une autre part, les conditions extraordinaires de cet hiver, gelée très intense et prolongée, avaient mis à l’étiage tous les affluents du lac. Ces eaux de ISiO ont été très liasses dans tous les lacs suisses.
P) J’ai jiris pour le maximum de 1817 la cote du lac au limnimétre Nicod à Vevey, en y apportant la correction nécessitée par l’affaissement de 4 pouces de l’échelle (v. p. 490 ). Ces deux chiffres extrêmes sont tirés des observations du même limnimélre, celui do Nicod-Delom à Vevey, et sont donc parfaitement comparables, la même correction leur ayant été appliquée.
LUÜXIMÉTRIE
La date du minimum est en moyenne le 24 février, mais cette date varie entre des extrêmes assez éloignés. C’est ainsi que le minimum a
eu lieu : en novembre
1 fois (11 novembre 1876)
en décembre
en janvier
en février
en mars
en avril
en mai
1 — (3 mai 1806)
J’ai recherché s’il y a eu quelque chose de systématique dans ces variations et j’ai trouvé pour la date moyenne du minimum : (')
de 1806 à 1820
11 mars
de 1821 h 1840
27 février.
de 1841 à 1860
14 février
de 1861 à 1883
19 février
Le minimum est notablement plus hâtif dans la deuxième moitié de la période que dans la première.
La date du maximum est en moyenne le 8 août. Le maximum a eu lieu :
en juin 1 fois (30 juin 1849)
en juillet 24 —
en août 45 —
en septembre 8 — (la date la plus reculée étant Ie26septembrel829) Quant à une variation systématique de l’époque des maximums, elle n’est pas apparente. En effet la date moyenne a été : {-) de 1806 à 1820 le 8 août
de 1821. à 1840 le 16 août
de 1841 à 1860 le 3 août
de 1861 à 1883 le 6 août
Depuis 1884, le régime du lac est purement artificiel, et la date des extrêmes n’a plus d’intérêt pour l’étude des faits naturels. Notons cependant, à titre de curio.sité, la date extraordinairement hâtive du minimum de l’iiiver de 1887-88, qui a eu lieu le 29 octobre 1887.
(') J’ajoute ici que les dates, malheureusement trop peu serrées que j’ai du XVIII® siècle (18 années seulement, dont 14 sont très peu précises) me donnent, pour la moyenne des minimums, le 3 mars.
(2) Avec les mêmes réserves que pour les minimums, les maximums du XVIII® siècle dont j’ai l’époque (17 années) me donnent la date moyenne du 7 août.
Dans le régime bien réglé de l’avenir, le minimum aura toujours lieu en avril.
Le régime naturel du Léman peut donc se caractériser comme suit: Basses eaux en hiver avec minimum en février, crue pendant le printemps, hautes eaux en été avec maximum en août, décrue pendant l’automne.
Quelle est la cause de ces variations périodiques annuelles ?
Les manœuvres des barrages de l’émissaire ont pour but et pour action de lutter contre cette variation ; elles tendent à la restreindre ; elles n’en sont donc pas la cause. Celle-ci doit se chercher uniquement dans des faits naturels.
Les variations du débit de l’émissaire, à l’état de nature, non modifié par les travaux de l’industrie humaine, étant en fonction directe de la hauteur du lac, les causes essentielles de la variation annuelle d’un lac sauvage doivent être cherchées uniquement dans les variations des affluents. Les affluents du lac sont :
1° L’eau atmosphérique qui tombe directement dans le lac sous forme de pluie, de neige ou de grêle.
2'^ L’eau qui se condense à la surface du lac quand la température de l’eau est plus basse que la température de saturation de l’air.
3® Les rivières affluant dans le lac, à savoir le Rhône du Valais et les rivières qui se versent directement dans le lac.
4® Les sources sous-lacustres.
De l’eau apportée par ces divers affluents nous avons à déduire l’eau qui est enlevée par évapoi'ation dans l’atmosphère, quand la température du lac est plus élevée que la température de saturation de l’air.
Les facteurs climatologiques qui agissent sur les affluents sont variables dans la période annuelle, à savoir :
La pluie présente dans notre contrée un maximum annuel en automne, à l’épofpie où le lac est déjà en forte décrue.
La condensation à la surface n’a guère lieu qu’au printemps ; elle est de valeur minime.
Les rivières affluentes ont un régime fort différent suivant leur origine, et doivent être divisées en deux classes :
A Les affluents de la plaine et des montagnes basses sont à l’étiage en hiver, pendant les grandes gelées, et en été, pendant la saison sè-
LIMNIIIÉTRIE
elle ; leurs crues ont lieu au printemps, lors de la fonte des neiges, et en automne, lors des pluies diluviennes de l’arrière saison.
B. Le Rhône, fleuve alpin, est alimenté essentiellement par les glaciers et les neiges éternelles qui fondent rapidement sous Faction des chaleurs de l’été. Nous avons étudié le régime du Rhône, qui a sa grande crue au printemps et en été, crue qui correspond à celle du lac.
Quant aux sources sous-lacustres, nous n’en parlons que pour mémoire ; nous n’en connaissons avec certitude aucune qui ait une certaine importance.
L’évaporation enlève pendant toute l’année de l’eau à la surface du lac, sauf pendant quelques semaines du printemps. Son eflet maximal a-t-il lieu en été, alors que l’air, très chaud, a une grande puissance hygrométrique, ou en automne et en hiver, alors que la dilférence de température entre l’air et l’eau est à son maximum ? La question pourrait se poser. Son effet est du reste de valeur minime, comme celui de la condensation.
Si nous comparons ces diverses périodicités des divers ordres d’affluents avec les variations de hauteur des eaux du lac, nous voyons que c’est, en somme, le Rhône du Valais qui seul détermine la crue estivale du Léman. C’est la fonte des neiges et des glaciers qui cause la crue du fleuve, et celle-ci la hausse de,s eaux du lac. Pendant les trois quarts de l’année, la pluie tombe en neige sur'les sommets glacés ; c’est seulement pendant les mois d’été que la chaleur transforme cette glace en eau, et lui permet de s’écouler dans la plaine. Le lac Léman, avec sa crue estivale, est donc un lac alpin ; c’est, au point de vue de la hauteur des eaux, ce qui le caractérise. .Analysons plus en détail le phénomène.
La -variation normale du Léman montrant une crue printanière de février en août, il s’en suit que, dans cette moitié de l’année, le débit des affluents est supérieur à celui de l’émissaire. La décrue automnale d’août en février, indique que dans cette saison, c’est le débit de l’émissaire qui est le plus fort. Si dans noti-e tableau de la page 495 qui donne les valeurs men.suelles de la hauteur du lac, nous faisons les différences d’un mois à l’autre, nous aurons les allures de cette variation.
HYDROLOGIE
Excès du débit
Variation des affluents.
De janvier à février
— 40mm en décrue
de février à mars
en crue
de mars à avrii
id.
d’avrii à mai
id.
de mai à juin
- id.
de juin à juillet
id.
de juillet à août
id.
d’août à septembre
en décrue
de septembre à octobre
id.
d’octobre à novembre
id.
de novembre à décembre
id.
de décembre à janvier
id.
La crue la plus rapide a lieu de juin à juillet, à raison de 421”"' par mois, soit 13.6"'"' par jour, ce qui représente un excès de débit des affluents de Oi.?"'-'*'""'. La décrue la plus rapide a lieu de septembre à octobre, à raison de 444'""' par mois, soit 14.8"'"' par jour, ce qui représente un excès de débit de l’émissaire de 99.9"''**'"'.
Ces allures nous apprennent que la variation annuelle de la hauteur des eaux du Léman n’est pas régie uniquement par les chutes d’eau qui tombent sur le bassin d’alimentation. En effet, l’étude plu viométrique, que nous avons résumée aux pages 294 et 296 de ce volume, nous a montré que, si l’hiver est la saison la plus sèche, les grandes chutes d’eau ont lieu dans nos climats en été et en automne ; que les pluies de l’automne sont presque égales en puissance à celles de l’été, les dépassent même dans certaines stations. Or nous voyons le lac baisser noi-malement déjà au mois d’août. 11 y a donc une autre action qui s’additionne à celle des pluies, et la dépasse en importance. C’est l’action de la chaleur qui fait fondre les neiges hivernales.
Pour mieux comprendre cette action de la chaleur sur le régime du lac, reportons-nous aux faits que nous avons constatés dans notre étude climatologique du bassin du Léman. Cherchons à calculer l’altitude de l’isotherme zéro dans les divers mois ; cela nous donnera la limite du pays où la neige est fondante et où l’eau atmosphérique tombe en pluie, d’une part, et du pays où tout est gelé. Cela nous permettra d’évaluer d’après les chiffres de la page 349 la superficie
LIMNIMÉTRIE
de la région où tout est gelé et où l’eau tombe sous forme de neige et ne s’écoule pas actuellement dans les rivières. Dans le tableau suivant, je donne pour chaque mois :
a la température moyenne au bord du Léman d’api'ès les chiffres de la page 277.
b la quantité dont il faut s’élever dans la montagne pour avoir un abaissement de la température de l’air de 1“, d’après la comparaison des observations de Genève et du Grand Saint-Bernard que nous avons résumées page 280.
e l’altitude de l’isotherme zéro, obtenue en multipliant les chiffres des deux premières colonnes et en y ajoutant 375"', altitude de la nappe du Léman.
d la superficie de la partie du bassin du Léman qui est au-dessus et celle qui est au-dessous de l’isotherme zéro, d’après les chiffres résumés à la page 349.
Températare
Altitude ame-
Altitude de
Superficie du bassin
de l'air an tord
nant rabaisse-
l'isotherme
au-dessus
au-dessous
dn Léman
ment de 1°
Zéro
de l'isotherme Zéro
Janvier
OOOk'nâ
Février
Avril
Mai
Juin ,
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
D’après ces chiffres,- on voit que l’isotherme zéro, c’est-à-dire la limite inférieure du pays ou règne la gelée, s’élève progressivement dans la première moitié de l’année, et s’abaisse dans la seconde; qu’elle passe de l’altitude absolue 540“ en janvier, à 3680'" en juillet. Il en résulte les conséquences suivantes :
a Dans la saison printanière, la zone dégelée va eu augmentant d’étendue ; c’est-à-dire que la partie du territoire sur laquelle l’eau météorique tombe en pluie s’accroît progressivement ; la zone dégelée
HYDROLOGIE
n’cst en moyenne que de 600i‘m2 en janvier, elle est de üOOOkma en juillet. L’eau qui tombe en pluie s’écoulant directement dans les affluents, le débit de ceux-ci va en augmentant. — Dans la saison automnale, l’effet Inverse se produit et le débit des affluents va en diminuant. *
b Dans la saison hivei-nale, la neige s’accumule sur la zone gelée et y reste à l’état solide jusqu’au printemps où elle est fondue par la chaleur ; les parties basses du pays sont peu longtemps au-dessus de l’isotherme zéro, et par conséquent la neige y devient moins épaisse que dans les parties hautes qui sont gelées pendant 6 mois, 8 mois, 10 mois et oîi la neige acquiert des épaisseurs considérables. (') Par conséquent à mesure que, dans la saison printanière, l’isotherme zéro s’élève, la chaleur fait fondre des masses de neige accumulées depuis plus longtemps et par suite plus épaisses; à mesure que la saison printanière s’avance, la fusion de la neige hivernale représente la transformation en eau de la neige entassée depuis un plus grand nombre de mois. De ce fait, le débit des affluents va progressivement en augmentant dans la première moitié de l’année.
Cela est surtout évident pour les glaciers et neiges éternelles des sommets des Alpes. Ces grandes accumulai, ions d’eau à l’état solide occupent une région où la chute annuelle de neige dépasse en valeur la fusion estivale, et où l’épaisseur de la couche glacée s’accroîtrait indéfiniment si celle-ci ne descendait pas mécaniquement dans le fond des vallées par l’avalanche neigeuse et par l’écoulement du glacier (écoulement de la masse plastique). Les neiges des hauts sommets sont donc amenées dans les vallées où la chaleur de l’été les transforme en eau et de là elles arrivent dans la plaine par le canal des torrents glaciaires. Mais cette liquéfaction n’a lieu que dans la saison fort courte où l’isotherme zéro s’élève au-dessus de la partie terminale des glaciers ; pendant ces quelques semaines, quelques mois à peine,
(h En nombres ronds, on peut, de notre tableau de la position des isothermes, déduire que la saison où normalement tout est gelé dure
à l'altitude de 500“ '/i mois.
aoai R —
LIJINDIÉTRIE
la neige tombée durant toute l’année sur la région alpine supérieure doit être évacuée. Les torrents glaciaires reçoivent donc pendant la saison estivale un afflux considérable d’eau qui se déverse dans les fleuves alpins. Or nous avons vu que, pour le bassin du Rhône, les glaciers et neiges éternelles représentent environ de super-
ficie, lé huitième du bassin .total d’alimentation du Léman. L’eau météorique tombée pendant les douze mois de l’année sur un huitième de la superficie du bassin doit donc s’écouler en quelques mois d’été. De là la grande crue estivale du Rhône du Valais.
c D’une autre part nous savons que les chutes de pluie sont plus fréquentes (v. p. ‘204) et plus abondantes (p. 205) en été qu’en hiver. De ce fait, il résulte que le débit des affluents doit aller en croissant dans la saison printanière, en décroissant dans la saison automnale.
d Si l’on combine ces trois facteurs, on verra que le débit des affluents doit subir une crue générale au printemps, une décrue générale en automne ; que par conséquent il y a, dans l’alimentation du lac par les affluents, les conditions suffisantes pour la production d’une crue printanière et d’une décrue automnale.
j\Iais cette variation dans le débit des affluents ne suffit pas à faire comprendi-e le caractère et les allures de la variation du lac. Un second ordre de faits intervient, à savoir la variation du débit de l’émissaire. Celui-ci, indépendamment des manœuvres des barrages artificiels, varie en fonction de la hauteur des eaux du lac : quand les eaux sont basses, le débit de l’émissaire est faible; quand les eaux sont hautes, il est fort. Il en résulte qu’au début de la saison printanière, quand les affluents sont gonflés par la fonte des neiges de plaine, le niveau du lac est encore fort bas, le débit de l’émissaire est faible et le lac monte rapidement. A mesure que le lac s’élève, le débit de l’émissaire s’accroît et, à la fin de la saison pinntanière, il devient assez fort pour être égala celui des affluents, même gonflés parla fonte des glaciers et des neiges dites éternelles ; le lac cesse alors de croître et le maximum estival est atteint. Au commencement de la saison automnale, le lac étant encore très haut, le débit de l’émissaire est encore énorme ; les affluents réduisent leur apport, le laissent tomber au-dessous de celui de l’émissaire, et le lac s’abaisse rapidement. La rapidité de la décrue du lac va en s’atténuant à mesure que l’on arrive dans les cotes plus basses du lac, car alors le débit de l’émissaire se réduit tellement qu’il
HYDROLOGIE
ne dépasse que peu et finit par ne plus dépasser le débit des affluents, quelque minime que soit devenu ce dernier. Le minimum hivernal est alors atteint.
Ces variations inverses dans le débit des affluents et de l’émissaire seront élucidées par le tableau suivant, dans lequel, sans donner les chiftres intermédiaires du calcul, j’ai réuni :
a le débit de l’émissaire d’après les valeurs du tableau de la page 440.
b le débit des affluents calculé d’après la crue positive ou négative du lac d’un mois à l’autre, ce qui nous donne la différence entre le débit des affluents et celui de l’émissaire (la méthode du calcul est indiquée page 357).
c Cette différence entre le débit des affluents et celui de l’émissaire, positive quand le premier dépasse le second, c’est-à-dire quand le lac s’élève, et vice-versa.
Débit Débit
de l’émissaire.
des affluents.
Différence. (*)
Crue du lac.
Janvier
■i33m3 SCC
'JQmm
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
La figure 40 qui est tracée d’après ces chiffres montre fort bien les relations entre la crue des affluents et celle de l’émissaire, et les rapports entre ces valeurs relatives et la crue du lac; Le lac s’élève aussi
(*) Si les valeurs de la crue du lac et de la dill'érence de débit entre les affluents et l’émissaire ne sont pas les mêmes dans ce tableau que dans celui de la page 500, cela tient à ce que, dans ce dernier, j’ai fait les calculs d’une moyenne mensuelle à l’autre, par conséquent pour des périodes qui comprennent la moitié d’un mois et la moitié du mois suivant, tandis que, dans le tableau que je donne actuellement, ces valeurs sont calculées d’après les hauteurs du lac aii commencement et à la fin de chaque mois, c’est-à-dire du premier jour du mois au pi-emier jour du mois suivant.
LIMNIMÉTRIE
longtemps que le débit des affluents dépasse celui de l’émissaire ; (•) il s’abaisse sitôt que celui-ci devient dominant. Le débit de l’émissaire a des allures analogues à celles de la hauteur du lac, dont il est fonction ; si les deux courbes ne sont pas parallèles, c’est que l’une représente des hauteurs d’eau mesurées en mètres, et l’autre des débits mesurés en mètres cubes à la seconde ; il n’y a pas d’échelle commune à des valeurs si dilïérentes.
(Fig. 40.) Eapports de la variation annuelle de hauteur du lac avec le débit des affluents
et de réniissaire.
Echelles : 1 mm. “ 1.5 cm. de hauteur du lac.
1 mm. “ 6 m» sec. de débit des affluents et de l’émissaire.
Variations cycliques de périodicité irrégulière
Si l’on étudie les tableaux numériques de la limnimétrie du Léman, ou mieux encore les tableaux graphiques de la planche IV p. 512, où les chiffres principaux sont figurés d’une manière frappante à l’œil,
(') Nous avons cependant un écart à cette règle dans le mois d'août ; cela tient à ce que le maximum annuel a lieu dans le courant de ce mois.
HYDROLOGIE
on voit nu’à côté des variations accidentelles d’une année à l’autrej qui font succéder un maximum élevé à un maximum bas, ou un minimum bas à un minimum élevé et vice-vei'sa, sans aucune régularité apparente, sans aucune règle, il y a des variations générales de longue périodicité ; il y a des séries d’années où les eaux sont hautes, d’autres où elles sont basses. Cela est apparent pour les maximums de hauteur du lac, pour les minimums, pour les moyennes annuelles ; cela est apparent dans toute la limnimétrie. Cette variation périodique irrégulière, de longue périodicité, que j’appellerai variation cyclique, est intéressante; elle se lie au problème des variations du climat, si magistralement exposé et élucidé, il y a quelques années, par notre collègue et ami M. le pi'ofesseur Ed. Brückner, à Berne ; (*) elle mérite de nous occuper attentivement.
Pour mettre en évidence cet ordre de variation, j’ai utilisé le système de compensation que j’ai déjà indiqué page 299, note -4; je prends les moyennes ternaires d’ordre de plus en plus compliqué et j’en tire des séries de chiffres oii les variations isolées disparaissent de plus en plus pour ne laisser apparaître que les variations générales. Sur mon tableau delaplancheIV, j’ailigurépar des courbes fortement tracées,les moyennes ternaires secondes des maximums, moyennes et minimums de la limnimétrie du Léman.
Ces trois courbes sont, sinon parallèles, du moins assez analogues dans leurs allures pour que je puisse à peu près indilféremment choisir l’une ou l’autre ; les moyennes annuelles, les maximums et les minimums se relèvent ensemble et s’affaissent ensemble. Pour la plus grande commodité, et pour la meilleure utilisation des faits, je préfère m’adresser à la courbe des maximums. En effet, pour le Léman, les valeurs des minimums sont peut-être trop influencées par les manœuvres des barrages de Genève ; elles sont, parmi les valeurs à notre disposition, celles qui sont le plus artificielles. Les valeurs des moyennes annuelles sont grandement modifiées par les basses eaux de l’hiver, par conséquent elles dépendent, pour une notable partie, de ce qu’il y a d’artificiel dans le l’égime du Léman. Les maximums sont ce qu’il y a de plus indépendant de Faction humaine, et de plus uniquement régi par les faits naturels.
.le me suis cependant demandé si je ne trouverais pas mieux que la
(•) E. Brückner. Klima-Sclnvaukungen. Wien 1890.
LIIINIJIÉTRIE
courbe des maximums, pour étudier les variations générales que nous avons en vue. Le maximum de hauteur d’une année dépend beaucoup d’un orage accidentel, d’une pluie diluvienne tombant ou ne tombant pas sur le bassin d’alimentation pendant l’époque des hautes eaux. Ne vaudrait-il pas mieux prendre des valeurs embrassant la saison toute entière des eaux estivales*? Les irrégularités accidentelles s’y feraient moins sentir. — Pour étudier cette question, j’ai pris, de 1818 à 1883, les hauteurs moyennes du lac pendant les quatre mois d’été de chaque année : juin, juillet, août et septembre; de ces valeurs, j’ai tiré la courbe compensée des moyennes ternaires secondes et je l’ai tracée en B, sur la fig. -il. Sur cette même figure j’ai tracé, à la même éclielle, la courbe vl, qui donne la courbe, compensée de la môme manière, des maximums annuels du lac ; les dilTérences d’allures sont insignifiantes ; une courbe peut me servir aussi bien que l’autre. (') Je
(Fig. 41.) Courbes compensées (moyennes ternaires .secondes) des maximums de hauteur du lac (A) et des quatre mois d'été de juin a septembre (B) pour les années 1818-1883.
1 mm. ^1.6 cm. de hauteur du lac.
("') Le travail assez fastidieux qui est résumé dans cette figure était nécessaire; il prouve la légitimité, dans des recherches analogues, de l’utilisation de la courbe dos maximums pour l’appréciation des hautes eaux d'un lac. .Te le dédie avec grand plaisir à mon ami Brückner, qui y trouvera la justification des études importantes qu’il a faites sur les maximums de hauteur des lacs.
HYDROLOGIE
n’hésite donc point à utiliser pour l’étude en question la courbe des maximums qui, sur le Léman, est plus étendue que tout autre. Elle a de plus l’avantage de trouver des analogues dans d’autres lacs, où la hauteur des maximums est souvent observée depuis longtemps.
En étudiant ma planche IV, et spécialement la courbe compensée des maximums annuels de hauteur du lac, j’y reconnais une variation générale, iiTégulière, de longue périodicité, une variation cyclique ; je constate les maximums et les minimums principaux suivants :
naximnms. Minimoms.
'|er
maximum
■Jer
minimum
maximum
minimum
maximum
minimum
maximum
minimum
maximum
Durée entre deux .
maximums.
15 ans
minimums.
13 ans
Durée moyenne
21 Vi ans 19 •/:) ans.
La durée des 4 périodes qui s’étendent d’un maximum à l’autre varie de 10 à 35 ans ; elle e.st en moyenne de 21 '/t années. La durée des 3 périodes qui s’étendent d’un mininimum à l’autre varie de 13 à 24 ans; elle est en moyenne de 19 V3 années. La durée moyenne générale de cette période cyclique est de 20 ans environ.
11 est vrai qu’entre ces maximums et minimums principaux, il y en a de secondaires ; que, sur la courbe, je reconnais des maximums secondâmes en 1822, 1839, 1840, 1853, 1861, 1867 et 1873, des minimums secondaires en 1788, 1820, 1 840, 1844, 1849, 1862, 1869 et 1874. Si je les fais intervenir, je vois que la durée moyenne des 11 périodes cycliques secondaires entre le maximum de 1792 et celui de 1877 est de 7.7 années, celle des 12 périodes entre le minimum de 1788 et celui de 1882 est de 7.8 années. La durée moyenne de cette période cyclique de 2® ordre est donc 7.7 années environ.
Que cette variation cyclique soit de 20 années, ou de 7.7 années, il n’y a pas moyen de la rattacher, ni au cycle des taches solaires qui
LIIINIMETRIE
est de H V» années, ni au cycle météorologique de Brückner qui est de 135 ans environ.
Mais ce qui est évident, ce qui saute au.v yeux quand on étudie ma planche IV, ce sont les rapports incontestables qui existent entre la hauteur des eaux du lac et la valeui' des chutes de pluie. Entre les courbes des maximums et des moyennes annuelles de hauteur du lac, j’ai tracé en rouge la courbe des chutes annuelles (') de la pluie d’après les observations de Genève, (-) I8‘26-1891. J’en ai tiré de même la courbe compensée par la méthode des moyennes ternaires secondes, et je l’ai tracée par une ligne renforcée. Or ces courbes montrent une variation cyclique remarquablement parallèle à celle des hauteurs du lac ; il n’y a presque pas un maximum secondaire qui ne soit reconnaissable, à la même aimée, dans les deux courbes compensées. La démonstration est absolument parlante.
On constate, en faisant cette comparaison, que la différence entre les maximums principaux et les maximums secondaires est beaucoup mieux marquée dans la courbe des hauteurs du lac que dans celle des pluies ; j’en conclus que cet ordre de variations cycliques est exagéré dans les variations de la hauteur du lac et que c’est là qu’on peut le mieux l’étudier.
J’en conclus en second lieu que la période cyclique d’une vingtaine d’années, qui nous est donnée par les maximums principaux de la hauteur des eaux du Léman, doit être attribuée également à la périodicité cyclique des chutes d’eau, et que par conséquent cette dernière ne coïncide ni avec le cycle des taches solaires, ni avec le cycle de Brückner.
Il m’en coûte beaucoup de formuler cette conclusion. Personne n’a salué avec plus d’enthousiasme que moi la belle généralisation de Brückner ;0 je me suis promis de m’appliquer à la vérifier dans les faits climatologiques à ma portée. Et voici qu’au premier essai j’arrive
(h Année météorologique comineneanl au l'"’ décembre
(-) .T’aurais voulu prendre les observation.s du bassin tout entier d'alimentation du Léman, mais nous ne les possédons que depuis 1864, c'est-à-dire pour une période insuffisamment longue. Je me suis du reste assuré par une comparaison convenable que les variations cycliques sont parfaitement parallèles dans les deux séries d’observations pluviométriques. Je prends donc avec confiance la série de Genève, qui embrasse 66 années.
(•*) XI® Rapport sur les variations périodiques des glaciers des Alpes. Jahrbucli des S. A. G. XXVI, p. S.')!.
HYDROLOGIE
à des résultats en parfait désaccord avec ceux de mon ami de Berne. C’est un vif désappointement pour moi ; mais j’ai tant de confiance dans les travaux de mon collègue que je ne renonce pas à ses vues, et que j’espère encore être plus heureux dans une autre occasion.
Variations séculaires
Existe-t-il dans la limnimétrie du Léman un ordre plus étendu de variations — appelons-les des variations séculaires — qui indiqueraient une tendance à des modifications systématiques du régime des eaux ? Etudions cette question qui a fait couler tant d’encre dans les discussions, séculaires clics aussi, des riverains du lac, en nous fondant sur les documents que nous po.ssédons.
Pour cela groupons nos valeurs limniraétriques en périodes artificielles de plus en plus prolongées, de 10, de 20, de 40 ans. Nous obtenons les chiffres moyens suivants : j’arrête ce travail à l’année 1885, avant le début des travaux de Genève qui ont bouleversé le régime du lac ; mais comme terme de comparaison intéressante, je donne la moyenne des valeurs des années 1890 et 1891, qui se rapprochent de ce que sera le régime du lac lorsque le règlement définitif des barrages sera entré en vigueur.
A. Valeurs limnimétriques en groupes de 10 ans.
Avant 1791
Minimums
Maximums
Variation
Moyennes
(•) .Te fais rentrer dans ces chiffres le minimum et la variation de 1791 qui sont isolés fit eussent mal figuré comme représentants d’une décade d’années.
LIMNIJIÉTRIE
B. Valeurs limnirnélnques en groupes de iO ans.
ilinimums
^Nfaximums
Variation
Moyennes
Avant 1801
(20) l.lo4
1800-im
G. Valeurs lininimétriques en groupes
de plus de 40 ans.
Minimums
Maximums
Variation
Moyennes
Avant 1840
Valeurs lininimétriques moyennes générales.
Minimums
Maximums
Variation
Moyennes
Avant, d’analyser ces tableaux et d’en tirer des conclusions, répétons ce que nous avons dit du degré d’approximation des chifl'res qui y sont inscrits. J’estime que notre limnimétrie est parfaitement exacte dans les derniers temps, disons depuis 1870; que de 1840 à 1870 l’erreur probable est de ’l ou 2'’"’ en plus, ou en moins, je ne sais pas dans quel sens; qu’avant 1840, l’erreur possible est plus grave et s’élève peut-être à 5 ou O*”’; certaines comparaisons semblent indiquer que l’erreur est sous le signe négatif, c’est-à-dire c|ue les cotes données et les moyennes seraient trop basses. Si les variations que nous allons constater dépassent ces valeurs, elles sont dues à une vailation d’ordre séculaire.
Les groupements des valeurs liranimétriques en séries de 10 et de 20 ans subissent les inégalités des variations d’ordre cyclique que nous avons étudiées dans le paragraphe précédent. Nous avons vu que les
vai'iations principales de cet ordre avaient une durée moyenne de 20 ans environ, les variations secondaires une durée de 7 à 8 ans ; il n’y a donc rien d’étonnant k ce que leurs effets se fassent sentir dans mes tableaux A et B qui séparent la période en suites d’années de durée égale ou peu supérieure à celle de ces cycles. Dans l’un et l’autre tableau, les variations séculaires sont indiquées, mais elles sont altérées par des variations d’ordre plus court ; on voit, par exemple, les minimums de 1820 à 1840 être bien inférieurs à ceux des suites précédentes d’années. Mais dans le tableau C, qui divise notre période limnimétrique en deux moitiés, l’une avant, l’autre après 1840, toutes ces irrégularités et inégalités accidentelles disparaissent, et il nous reste seulement deux chiffres qui nous montrent nettement le sens des variations séfculaires.
Les minimnms se relèvent considérablement à mesure que l’on avance dans la période limnimétrique ; les basses eaux sont de plus en plus hautes. Avant 1840, leur valeur moyenne est ZL 0.55"*, après 1840, elle est 0.92“, différence 37'“. Ce fait est encore plus apparent si nous considérons des groupements plus courts d’années. Tandis qu’avant 1840 les eaux d’hiver restaient entre 0.40, 0.50 et 0.60"' de notre échelle, elles s’élèvent à 1.05"t qggq ^ 1883, à 1.08™ de 1871 à 1883.
Si à côté des moyennes nous étudions, soit sur les tableaux numériques, soit sur le tableau graphique, les valeurs extrêmes des minimums, nous voyons ce fait général bien constaté. Les minimums étaient plus bas dans la première moitié de notre période que dans la seconde. C’est ainsi que nous avons avant 1840 les minimums les plus bas
vers 1700
carrières de Fraidaigues, etc.
ZL — 0.3 ■
zéro Mestrezat
observation limnimétrique
id.
id.
id.
tandis qu’après
et après 1860
1840 les minimums les plus bas sont en 1842 à ZL -|- 0.57™
en 1874 ZL -f- 0.80
descendus
7T7^ 7S 83 86 .90 .96 98 1803 06 tO 76 18 39. 36 30 36 38 63 66 ÔO 56 58 63 66
F.A.ForrI. I.r LêniHii, PI, IV. Lautannr , J8!)2
Lit H J 6AU 4* Alt
LIMNIMÉTRIE
C’est ainsi que les minimums les plus élevés, ceux qui ont dépassé la cote 1.0'" étaient autrefois très rares : avant 1864, nous n’en trouvons que deux, en 1811 et en 1843, tandis que de 1865 à 1883 nous en avons 11 exemples.
Je suis donc fondé à dire que les basses eaux, les minimums, se sont sensiblement relevés dans la fln de la période limnimétrique du Léman.
Les maximums ont subi, eux aussi, une variation qui les a relevés dans les années modernes, mais cette variation est moins forte que pour les minimums. Le chiffre moyen des maximums avant 1840 est 2.20™, après 1840, 2.35'"; la différence n’est que de 15'™. Cependant notre dernière suite décennale, de 1870 à 1883, nous donne une moyenne notablement pins élevée, 2.52'”; quelle est dans ce dernier chiffre la part que nous devons attribuer à une variation cyclique? cela est difficile à dire.
Les cotes isolées des maximums les plus élevés confirment assez bien cette variation. En effet, si nous ordonnons les maximums des années d’inondation, en descendant depuis les plus désastreux, nous avons:
Maximum de 1817
par ZL -f 2.880'”
