Régime thermique du littoral en hiver

Nous avons vu que la température moyenne de la région pélagique du Grand-lac est, dans les mois d'hiver, de 5° environ (janvier 5.9°, février 5.6o). Elle est descendue exceptionnellement en 1880 à 4.8°, en 1891 à LO'^. Mais normalement elle ne s'abaisse pas au-dessous de 5<'.

D'une autre part, j'ai dit que dans le fond des golfes et ports l'eau pouvait arriver à congélation, c'est-à-dire descendre à 0^ ; nous verrons bientôt que ce cas se présente parfois dans toute l'étendue du Petit-lac qui se comporte alors comme un golfe du Grand-lac.

Nous pouvons donc avoir la juxtaposition dans le même lac à la surface, c'est-à-dire dans la même couche horizontale, d'eaux à 5° ou 5 Va" dans la région pélagique, et d'eaux à 0° dans le fond des golfes. Ces eaux ont des densités sensiblement différentes. Comment un état statique peut-il exister dans de telles conditions? Comment des courants ne mélangent-ils pas immédiatement ces eaux ?

Voici de quelle manière j'ai expliqué en 1880 ce fait curieux (•) :

Dans la région pélagique du plein lac, la tempéiature de l'eau étant au-dessus de 4», nous y avons une stratification thermique directe, suivant la série :

Surface 5 Va^— o»— 4 ^/^ — 4» fond.

Dans la région littorale, la surface étant au-dessous de 4", la stratification thermique y est inverse, suivant la série :

Surface —0 — Va^ — !« —1 V^" —'1'^ —2 '/a" — 3^ —3 '/V' — ^-^ fond.

Entre ces deux régions, à stratification thermique opposée, il y a une bande dans laquelle la surface étant de l'eau à 4'^, f eau à cette température étant le plus lourde possible, il ne peut y avoir au-dessous ni de l'eau plus chaude, ni de l'eau plus froide : toute l'épaisseur de l'eau doit être à 4°. Ce que j'exprime en continuant la même notation par : Surface 4" fond.

Nous avons donc la juxtaposition des stratifications suivantes :

(1) [loc. cit. p. ;j78 ]

CONGELATION DU LEMAN

D'après cela, les isothermes doivent présenter la disposition de la figure 114 : il doit y avoir formation d'une barre d'eau à 4'^ la harre

(Flg. 114.) Schéma de la barre thermique littorale.

tliermique littorale, à flancs inclinés en sens opposés comme les deux faces d'un toit, sur lesquels les isothermes se superposent en stratification directe du côté du plein lac, en

stratification inverse du côté de la rive. L'eau plus lourde de cette barre doit tendre sans cesse à s'écouler dans le fond; mais, en descendant ainsi, elle doit permettre le contact des eaux plus chaudes et des eaux plus froides qui la limitent de chaque côté. Dans ce contact d'eaux de températures différentes, mais de densités égales, il doit y avoir mélange et production à nouveau d'eau à 4° : de l'eau à 3.5" se mélangeant avec de l'eau à A.d" doit donner de l'eau à 4'^. La barre littorale qui se détruit sans cesse par les courants descendants de convection doit sans cesse se reformer à nouveau par le mélange d'eaux de températures diverses.

.le puis donner une preuve directe de ce que je viens de décrire. Le 16 février 1880, à la fin du grand hiver, j'ai fait une série de sondages dans le Petit-lac, près de Nyon, alors que du côté de Genève les eaux étaient arrivées à la température de congélation. Yoici les valeurs numériques de deux de ces sondages, opérés à moins d'un kilomètre de distance, l'un dans la région des eaux chaudes venant du Grand-lac, l'autre dans la région des eaux froides, du Petit-lac :

i6 février 1880. Devant Nyon et Crans. Grand calme. Eau chaude Eau froide

Surface 0™

Cette barre d'eau était très étroite ; la transition des eaux chaudes aux eaux froides était presque subite, et d'un bout du bateau à l'autre, je passais d'une région à l'autre. Voici les lectures thermométriques faites à la surface, de minute en minute, pendant que je faisais ramer aussi lentement que possible pour passer d'une région à l'autre :

La barre thermique que j'ai ainsi constatée n'était pas le 16 février à la limite du Grand et du Petit-lac, à la barre d'Yvoire ; elle était repoussée à environ S"^™ au S.-W., dans la direction de Genève, sur la ligne qui joint les villages de Crans et de Chens. (')

La formation de cette barre thermique d'eau à 4" a pour conséquence la coexistence dans le même lac des deux régimes que j'ai attribués aux lacs tropicaux d'une part, représenté dans la région pélagique du Grand-lac, et aux lacs tempérés d'autre part, dans la région littorale et dans le Petit-lac, lequel, sous ce rapport, se comporte comme faisant partie du littoral.

Une autre conséquence est un élément extraordinaire de l'efroidissement des couches abyssales du Grand-lac : en voici le mécanisme. L'eau relativement lourde de la barre à 4" doit tendre à s'écouler par des courants de convection descendants au-dessous des eaux plus légères qu'elle. Du côté du rivage elle est bientôt arrêtée par le relèvement du sol ; mais du côté du plein lac, l'écoulement doit se faire d'autant plus facilement que l'inclinaison du fond y aide. L'eau de la barre à 4^ doit donc descendre dans les gi-ands fonds du lac et s'y accumuler en une couche plus ou moins épaisse au-dessous des eaux plus chaudes. 11 doit y avoir, de ce fait, établissement d'une série de couches à stratification thermique directe, au-dessous de la grande masse d'eau plus chaude uniformisée par l'action de l'hiver.

Je crois avoir retrouvé cette couche dans un sondage thermométrique fait en plein lac le 13 mars 1880. Voici les chiffres, page 379, des couches inférieures du lac.

La masse générale du lac ne s'était pas refroidie au-dessous de 4.5'^; mais dans le fond j'ai trouvé une couche de 30'" d'épaisseur, dont la température était plus basse de un et même de deux dixièmes de degré.

(') Ce refoulement de la barre thermique dans la direction de Genève doit être attribué à l'action du courant général du lac (voyez page 20).

Je l'attribue à l'eau de la barre littorale qui par suite de sa plus grande densité, s'était écoulée le long des talus jusque sur le plafond du lao. Nous avons des faits analogues indiqués dans les sondages thermométriques

25 mai

25 juin

24 janvier

6 mars

16 janvier

28 mars

8 février

Nous pouvons donc considérer comme bien constaté ce refroidissement accidentel des couches les plus profondes du lac.

Nous avons donc dans l'écoulement des eaux froides de la région littorale, en hiver, une cause puissante de refroidissement de la région abyssale à ajouter à celles que nous avons indiquées plus haut. Elle doit annuler en partie Faction de réchauffement qu'on doit attribuer à l'eau trouble des affli^ents ; elle doit abaisser la résultante et la ramener au chiffre de réchauffement de 1 à 3 dixièmes de degré par an que nous avons constaté. Si cette action n'intervenait pas, le réchauffement des couches profondes dû à la convection hydrostatique des eaux lourdes et chaudes des affluents relèverait puissamment la température des réglons abyssales et celles-ci seraient beaucoup plus chaudes que nous ne le trouvons ( v. p. 359).

La formation d'une barre thermique dans le Petit-lac n'est pas chose bien rare; presque chaque année nous trouvons dans la température de l'eau, mesurée dans le port de Genève, des cas où le thermomètre descend au-dessous de 4^. Cela a eu lieu dans les vingt dernières années aux dates que nous donnons dans le tableau de la page 380.

La date la plus hâtive a eu lieu le 8 décembre 1879, la plus tardive, le 17 mars 1887. Pendant ces 20 années, il n'y a eu que 5 années où le

pendant

1 jour

pendant

3 jours

cas de refroidissement littoral n'ait pas été constaté : la durée moyenne de ce refroidissement littoral est de 15 jours.

Pendant 15 jours, année moyenne, le Petit-lac est refroidi au-dessous de 4» ; il présente la stratification thermique inverse ; il est dans les conditions où la congélation peut survenir.

Nous allons constater que cette congélation a réellement lieu dans cette région du Petit-lac, Mais avant de décrire les faits qui le prouvent, je ci'ois utile de préciser les phases et types que peut pi'ésenter la congélation des lacs.