VARIATION JOURNALIÈRE

Nous avons vu que la surface du lac varie de température dans la période journalière ; la variation du lac est plus faible que celle de la température atmosphérique, mais elle s'élève encore dans les mois

d'été à tZ'J environ, et elle peut atteindre 4° dans des cas exceptionnels. Cette variation se fait-elle sentir dans les couches sous-jacentes ? Jusqu'à quelle profondeur se fait-elle sentir ? Comment la variation se traduit-elle dans les courbes thermiques ?

Supposons que la périodicité journalière n'existe pas encore dans les actions thermiques qui opèrent sur le lac; supposons que, les vingt-quatre heures durant, comme cela a lieu au pôle en été, le soleil réchauffe constamment la surface de l'eau, sans vai'iation sensible dans l'intensité de l'action. Dans ce cas la chaleur irait régulièrement et progressivement en croissant (') dans les couches de plus en plus rapprochées de la surface : celle-ci serait surchauffée, et la courbe

thermique serait de la forme

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a b c cl e, ûg. 111. Faisons intervenir dans une telle stratification le refroidissement nocturne d'une première période journalière ; la surface perdra de la chaleur, il y aura uniformisation d'une couche de plus en plus épaisse qui, à la fin de la nuit, aura la même température siu' toute sa hauteur ; la

25 1— .«-J ' --i \. ' courbe prendra la forme g b

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m.) Schéma de la formation de la couche de surface.

C d e. Pendant la phase diurne suivante, la chaleur agissant de nouveau, il y aura production d'une nouvelle stratification, mais elle sera moins accentuée que celle de notre supposition primitive, et la courbe, à la fin de la première journée, aura la forme f b c d e. La nuit suivante, nouvelle uniformisation ; mais la stratification précédente ayant été moins fortement marquée, la couche uniformisée par le refroidissement nocturne sera plus épaisse, et la courbe thermique de la seconde nuit pi-endra la forme i c d e, et la courbe de la seconde

C) Je fais abstraction dans cette hypotlièse des courants de convection mécanique.

journée h c d e. Et ainsi de suite : d'uniformisation nocturne à stratification diurne, la courbe aboutira à un état d'équilibre stable, oscillant entre les positions /c d e à la fin de la nuit, k j d e à la fin de la journée.

Cet état de régularité idéale sera modifié d'une part par les irrégularités accidentelles dans les actions réchaufTantes et refroidissantes des phases alternatives de la péi-iode journalière ; il sera modifié d'autre part par l'intervention des courants de convection mécanique, des actions de mélange déterminées par les vents et les vagues. Mais, en somme, cette courbe thermique plus ou moins bien développée devra se reti'ouver dans la superposition des couches supérieures du lac.

Nous devons donc avoir dans les eaux supérieures du lac stratifié en été une couche de surface plus ou moins épaisse, de température à peu près uniforme, relativement chaude, dans laquelle apparaissent, par une stratification peu serrée, les actions réchauffantes de la journée. Au-dessous de cette couche de surface, les variations journalières ne se font plus sentir; les eaux sont énergiquement stratifiées ;

l'on arrive fort vite à des eaux relativement froides, et la coiu-be thermique avec un taux rapide de refi'oidisseinent progressif doit repren^ dre ses allures régulières. (*) C'est ce qui a lieu en réalité. J'en donnerai un exemple dans le sondage thermométrique N''> 17, du 21 juillet 1881, où j'ai serré suffisamment les mesures pour avoir les allures de la courbe thermique dans les eaux de surface. J'indique dans la troisième colonne le taux de la variation thermique en centièmes de degré pour une épaisseur de un mètre.

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(Fig. 112.) (

thermique

Eaux de surface.

C) J'ai, pour la premièi-e fois, indiqué cette explication de la couche de surface dans mon Léman, précis scientifique, p. 35. Bàle et Genève, 1886.

lY" i7. Ouchy. ^21 juillet 1881. Grand beau. Calme.

Qm

10 centiomes de degré

La fig. 112 représente graphiquement ces allures, soit à gauche dans une courbe thermique par abscisses et ordonnées, soit à droite dans

une échelle dont les gradins indiquent les limites des couches différant de un degré.

Les proportions de cette couche uniforme d'eau de surlace sont très variables. Quelquefois son épaisseur est très faible, ainsi par exemple le sondage N" 50, 22 juin 1891, de M. Delebecque : elle formait une première couche d'un mètre d'épaisseur, très chaude, à 18°, puis une seconde couche de 13 à 14° occupant les dix mètres suivants ; au-dessous seulement commençait la stratification plus ou moins régulière de la courbe thermique, (fig. 113).

Voici les valeurs numériques de ce sondage intéressant, avec le taux de la variation par mètre, en centièmes de degré.

(Fig. 113.) Courbe thermique du 22 juin 1891. Eaux de surface.

N" 50. '^'■^ juin 1891. A 3km au large d'Evian. Beau, calme.

60 centièmes de degré

D'autrefois la couche de suiface a une beaucoup plus grande épaisseui\ Ainsi quand le 23 septembre 1884 (N« 25) j'avais les températures et le taux de variation suivants :

0 centièmes de degré

j'estime que je me trouvais là en présence d'une couche de surface de près de 20 mètres de liauteur.

Ainsi s'explique facilement le phénomène qui a tant préoccupé nos amis les limnologues allemands, et que Richter a très bien appelé, en en donnant la même explication que moi, la Sprungschicht(*) la couche du saut thermique. Au-dessous de la couche de surface à température pi-esque uniforme, où le taux de variation est très faible ou nul, on arrive brusquement à des couches où le thermomètre baisse subitement, où le taux de variation devient énorme. Dans notre exemple du 21 juillet 1881, la couche du saut était entre 10 et 12 mètres ; entre la surface et 10 mètres de profondeur la température était de 20» environ, à partir de 12 mètres la température descendait subitement à 12° et moins ; en deux mètres d'épaisseur d'eau la température s'abaissait de 7». Je ne puis attribuer une grande impoitance à la couche du saut, et je ne vois à sa constatation qu'un procédé pratique de limiter facilement la couche des eaux de surface. Les eaux de surface s'éten-

(1) E. Richter. Die Temperatur-Verluiltnisse der Alpenseen. Berlin 1891.

Qm

dent jusqu'au point où Ton feconnaît la variation rapide du thermomètre pour un approfondissement minime.

C'est cette couche des eaux de surface qui est à mes yeux le phénomène important et intéressant. C'est en effet une couche nettement séparée des eaux sous-jacentes par sa densité beaucoup plus faible ; elle en reste distincte pendant l'été, aussi longtemps que des courants de convection mécanique des grands vents ne l'auront pas fait disparaître par mélange avec les eaux plus profondes, aussi longtemps que la convection thermique de l'automne, en en augmentant progressivement l'épaisseur, ne l'aura pas anéantie.

C'est dans cette couche que les eaux légères des affluents demeurent localisées en paquets distincts qui peuvent garder longtemps leur individualité et conserver leur composition chimique particulière (voyez plus loin). Dans ces eaux de surface s'accumule la pluie qui, pendant les saisons humides, peut diluer extraordinairement l'eau du lac ; ce sont ces eaux de surface qui s'évaporent dans l'atmosphère et se concentrent pendant les saisons sèches.

Les eaux de surface peuvent donc présenter ime composition variable et, quoique perdues dans la masse du lac, garder localement plus ou moins longtemps les caractères d'eau de rivières, d'égouts ; elles n'ont pas la belle homogénéité des eaux des couches moyennes qui représentent l'eau lacustre par excellence. C'est au-dessous de ces eaux de surface, dans les couches relativement froides des eaux moyennes du lac, que l'hygiéniste devraaller chercher des eaux convenables pour l'alimentation d'eau d'une cité. Je fixe à 15 ou 20^ la profondeur limite des eaux de surface dans les temps de développement maximal de leur épaisseur. Pour plus de prudence, je conseillerai de ne pas établir la prise d'une bonne eau alimentaire à une profondeur plus faible que 25 ou 30™.

En résumé, je reconnais dans la thermique du lac trois phénomènes de variation périodique bien nettement caractérisés :

La variation journalière qui est limitée dans les eaux de surface jusqu'à 5, 10 et 20 mètres de profondeur.

La variation annuelle qui se fait sentir jusqu'à 80, 100 et 120^.

La variation cyclique qui se manifeste jusqu'aux plus grandes profondeurs du Léman, à 300™. Il est probable que si notre lac, dans les mêmes conditions climatiques, avait une profondeur infmie, disons

366 THER.AUQUE

mille mètres ou plus, la variation cyclique serait tellement faible dans les grands fonds qu'elle y serait nulle ; la température y serait constamment à 4'\ La discussion de cette allégation nous entraînerait trop loin du Léman actuel.

D. La température des couches lyrofondes du Petit-lac.

Nous n'avons jusqu'à présent parlé que du Gi'and-lac; nous avons laissé de côté ce qui concerne le Petit-lac. Celui-ci a en effet des allures thermiques qui le séparent complètement de la grande masse du lac pendant les temps froids de l'hiver ; nous nous occuperons bientôt de cette question. Mais en dehors de la saison hivernale, il se comporte comme partie intégrante du Léman.

Nous possédons deux séries intéi-essantes d'études sur cette région du lac.

I. M. l'ingénieur Th. Turrettini, président du conseil administratif de la ville de Genève, a eu l'obligeance de me communiquer une série d'observations thermométriques qu'il a faites faire en 1890 et 1891 à l'entrée de la rade de Genève, depuis la surface jusqu'au fond. 11 avait choisi quatre stations distantes l'une de l'autre de 200™ environ, la plus éloignée, celle dont nous donnerons les chiffres, à environ 2400™ de la jetée du port de Genève. Les valeurs comparables des lectures thermométriques faitesdans les quatre stations n'ont jamaisdifféré de plus de '/a degré ; ce qui est une garantie du soin apporté aux observations. Voici, p. 367, le tableau complet des observations faites à la 4*^ station, devant Chambésy, en un point où le lac mesure 30™ de profondein\ (')

De cette belle série d'observations, je tire entr'autres les faits suivants :

ic Les recherches suivies régulièrement cliaque semaine des mois d'été monti'ent, mieux que nos séries isolées ou accidentellement espacées dans le Grand-lac, le réchauffement progressif des couches supérieures de l'eau. En laissant, pour le moment, de côtelés observations du 22 juillet et du 28 août qui représentent des cas accidentels, nous voyons en particulier que :

a. La dilTérence entre la couche de 10™ et la surface, qui s'élève en

(') Les mesures thermométriques étaient prises en fractions de quarts de degrée. Pour faciliter la lecture, je les ai transformées en fi'actions décimales.

Dates

Om

1890 juillet

août

septembre

1891 octobre

Notes météorologiques.

après 3 jours de bise.

2 jours après la bise, petite bise.

séchard (') assez fort, légère bise, calme.

après fort vent et pluie.