PENTE

19dé€.

20déc.

20 Ut.

2ld(c.

Au moment où la dénivellation est à son maximum, 20 décembre, à 8 heures, la différence de niveau entre les deux stations est de 125»""». C'est la plus forte dénivellation que j'aie constatée par des observations de détail.

A partir du moment du maximum, la dénivellation diminue rapidement d'intensité, pour arriver le 20 décembre à 20 h., à un état à peu près stationnaire, où la pente est de — 25™'" seulement. A ce moment, la bise était retombée à une intensité modérée.

En résumé, d'après toutes ces observations, je constate que les dénivellations temporaires continues sur le lac Léman ont lieu sous Finfluence des vents; l'eau s'abaisse dans la région d'où vient le vent, côte sur le vent; elle s'élève dans la région vers laquelle il souffle, côte sous le vent.

Cette surélévation des eaux vers la rive sous le vent n'est-elle pas une illusion ? N*est-elle pas une erreur d'observation due aux appareils limnimétriques ? Cette question peut fort bien se poser. Voici en etTet une remarque qui autorise ce doute.

Loi-sque les vagues viennent frapper la rive, elles rejettent sur la grève des masses d'eau à une assez forte hauteur au-dessus du niveau moyen du lac, et une bonne partie de cette eau pénètre dans le sable et s'intiltre jusqu'à la nappe d'eau souterraine. Cette eau relève la nappe souterraine jusqu'à ce que sa hauteur détermine un courant assez fort pour rejeter au lac une quantité d'eau égale à celle qui est rapportée par les vagues. Ce relèvement peut parfois être considérable; je l'ai vu s'élever, dans quelques cas où j'ai pu le mesurer, jusqu'à plusieurs centimètres.

Ce relèvement de l'eau dans le sol sableux peut être très facilement mis en évidence par l'expérience suivante. Par un jour de vagues venant du large frapper à la côte, creusez dans le sable, à quelques mètres du lac, un bassin qui atteigne la nappe d'eau, joignez-le au lac par un siphon de caoutchouc interrompu sur une partie de son trajet par un tube de verre; le siphon une fois amorcé montrera un courant continu allant de la grève au lac, aussi longtemps que dureront les vagues.

Chacun, du reste, a pu observer au bord du lac les petites mares alimentées par les vagues et dont le niveau reste très supérieur à celui du lac, tant que les vagues viennent déferler sur la côte.

Ne pourrait-il pas en être de même dans nos limnographes ? L'eau ne pourrait-elle pas, par l'action des vagues, être relevée, non seulement au-dessus de la nappe générale du lac, comme le suppose la dénivellation générale continue, mais même au-dessus de l'eau libre, au-devant du puits où lîolte le bassin du limnimètre'?

Je crois qu'il peut y avoir un elï'et de ce genre, mais que sa valeur doit être très faible. La nappe d'eau souterraine, relevée par les vagues, se déverse dans le puits du limnimètre et y relève un peu le niveau de l'eau, mais la large ouverture du canal d'alimentation rétablit bientôt Téquilibre. D'un autre côté, cependant, quand les vagues frappent la grève perpendiculairement au canal, chacun de leurs coups refoule dans le puits une masse d'eau qui n'a pas le temps de ressortir entre deux vagues; l'eau est ainsi accumulée dans le puits et soulevée un peu au-dessus de la nappe libre à l'extérieur.

Quelle est la valeur de cette action, indépendamment du soulèvement de la nappe générale? Je ne sais comment les séparer. Tout ce que je puis dire, c'est qu'additionnées, les deux actions peuvent avoir une valeur assez importante. Ainsi, dans certains cas, j'ai pu mesurer et constater qu'elles atteignaient ensemble 4*'" environ.

Mais je n'en crois pas moins à une dénivellation réelle de la nappe du lac, indépendamment de l'eflet des vagues sur la nappe souterraine ou la nappe de l'enregistreur. Je me base sur trois faits :

a) Les dénivellations que j'étudie sont parfaitement sensibles dans une comparaison entre le limnimètre de Vevey et celui du Jardin anglais de Genève. Quand la bise souffle, il y a parfois une pente renversée de iO à 12"». Or, dans ce cas, les vagues sont nulles à Vevey, où le vont souffle do la terre contre le lac, elles sont nulles ou très peu importantes au quai du Jardin anglais de Genève, lequel est situé dans l'intérieur du port. I,es dénivellations ne peuvent pas être le produit accidentel des vagues sur les limniniètres,

h) Quand nous étudierons les courants, nous verrons (jue, lorsque le vent souffle, il existe un courant superficiel, qui cliasse l'eau dans le sens du vent, et un courant profond en sens inverse. Ce dernier courant prouve l'existence d'une diflerence de niveau entre une région plus baute et une région plus basse, l'existence d'une dénivellation.

(?) Quand nous étudierons la thermicjue du lac, nous verrons l'eau de surface s'accumuler dans la région sous le vent en couche foit épaisse; il y a donc transport de l'eau dans le sens du vent, et il doit en résulter une dénivellation nécessaire.

Quelle est l'action du vent qui cause la dénivellation?

Serait-ce la difTérence de pression barométrique entre les deux stations? Sans faire intervenir ici les déviations de direction des mouvements cycloniques et giratoires, il est incontestable que le vent inférieur est cau.sé par une différence de pression atmosphérique entre deux points. L'air s'écoule du point où la pression est la plus forte vers celui où elle est la plus faible. La pression est donc la plus forte dans la région d'où vient le vent, la plus faible dans celle où il va. Or une différence de pression doit se traduire par une modification de l'horizontalité de l'eau : le lac est un niveau d'eau dont l'horizontalité ne persiste que si la pression est la même aux deux extrémités. Une

différence de pression barométrique de 1"»'» de mercure se traduit par une dénivellation de 13.G'"'" d'eau.

Si donc il y a, d'une extrémité du lac à l'autre, une différence de pression barométrique de 1, de 2, de 3'»^" de mercure, il doit en résulter, indépendamment de l'action du vent, une dénivellation du lac de 14"»'", de 27'""', de 40""» de hauteur. L'eau doit être déprimée là où la pression est la plus forte.

Trouverions-nous là une explication sufljsante des dénivellations continues que nous avons constatées? Je n'hésite pas à répondre: Non.

En effet, la diflérence de pression barométrique entre deux stations du lac ne peut pas être assez grande pour expliquer les fortes dénivellations observées.

Dans les plus violents de nos ouragans, dit Hann('), le gradient s'élève à 0.2, à 0.3"'"' par mille géographique (7420"'), ce qui donnerait une dénivellation, pour la plus grande longueur du lac, de 1.7 à 2.5'"'" de mercure, soit 23 à 34'"'" d'eau.

Or, dans nos vents généraux, bise ou sudois, qui nous donnent les belles dénivellations de 5, 10, 12'*'» que nous avons vues, le gradient est bien. loin d'atteindre cette valeur; un gradient de 1'""' de mercure pour 50 ou 60'*'" est déjà fort serré, et le plus souvent le vent, dans sa rotation spirale, marche presque à angle droit du gradient : la dénivellation barométrique est beaucoup plus faible dans la direction du vent que ne l'indique la valeur du gradient.

La grande valeur des dénivellations continues du lac nous montre qu'elles ne sont pas uniquement dues à une dénivellation barométrique.

Un autre argument arrive à la même conclusion. C'est l'existence d'un courant de retour dans la profondeur, marchant en sens contraire de la direction du vent. Ce courant prouve que dans la dénivellation il n'y a pas un état statique d'équilibre comme celui qui serait causé par une différence de pression, mais un état dynamique, dans lequel l'équilibre, troublé accidentellement, tend sans cesse à se rétablir.

C'est à l'action directe du vent (lu'il faut attribuer la plus forte partie des dénivellations continues. Le vent, frottant la surface de l'eau, détermine un courant superficiel qui refoule l'eau contre la plage vers laquelle il souffle, l'y accumule et la relève. Le courant de

(*) Allgomeine Enlkinide, p. 12'>.

retour profond tend sans cesse à rétablir l'équilibre; mais, étant une conséquence de la dénivellation, il ne peut s'établir que lorsque la dénivellation a une certaine valeur, et il ne peut pas en annuler immédiatement reflet.

Nous étudierons plus complètement ce phénomène dans le chapitre traitant des courants du lac.

Toute dénivellation qui élève Teau vers la sortie du lac augmente temporairement le débit de l'émissaire, et par conséquent tend à abaisser la liauteur moyenne du lac ; et vice-versa. Cela nous amène aux résultats suivants pour le lac Léman, dont l'émissaire, à Genève, est dans la direction du sud-ouest : les vents du N. et N.-E., en augmentant le débit du Ilhône de Genève, tendent à abaisser le lac ; les vents du S. et S.-\V., en abaissant localement l'eau, à Genève, diminuent le débit de l'émissaire, et font élever le lac.

Gnlce donc à la position de l'émissaire du lac, cette action tend à s'additionner à refl*et normal des vents du nord qui sont ordinairement secs et font tarir les affluents, ou à celui des vents du sud, en général accompagnés de pluie et de crue des fleuves et torrents.

Cette action sur le débit de l'émissaire a-t-elle un efl'et appréciable sur la hauteur du lac? Calculons-en la valeur dans le cas le plus intense (jue nous ayons rencontré, la bise du 20 décembre 1877, où la dénivellation entre Morges et Genève a été de 125""».

A Sécheron, nous voyons une liausse de 80'»'" pour une hauteur du lac de 1.4'" à 1.5»». Si le lac avait été débarré, le débit du flhône aurait varié pour ces hauteurs du lac de 14"'^ '*<*•' par décimètre de hauteur limnimétrique soit, pour 80'"'", de 11.2'»' *"''. Or nous savons qu'une variation de 6.7"»^ "''•• dans le débit difl'érenciel des affluents et de l'émissaire amène une variation de la hauteur du lac de 1'"'", en 24'' (^). L'elTet ma.ximal de cette énorme bise du 20 décembre 1877, si le Rhône avait été débarré, n'aurait donc pas même fait baisseï* le lac de 2""". Cet eflet est donc inappréciable et peut être négligé.

C'est probablement à des dénivellations analogues à celles que nous venons d'étudier, qu'il, faut attribuer les événements suivants qui nous sont racontés par l'histoire de Genève.

0) T. î, p. mi

SKICllKS 31)

« Le 9 janvier 1495, il y eut un vent tel que le Rhône remonta dans le lac jusqu'à un quart de lieue au-dessus de Genève, et il semblait être une montagne d'eau, ce cjui dura Tespace d'une heure.

« Le 2 janvier 1645, entre 7 et 10 heures du matin, après un orage qui avait duré toute la nuit, il s'éleva un vent si violent que le Rhône rentra en partie dans le lac, en sorte que pendant une heure, plusieurs personnes allèrent à pieds secs jusqu'aux chaînes qui ferment le port, et d'autres ti*aversèrent le bras du Rhône qui sépare la Monnaie de l'Ile. » (') Ces deux accidents eurent lieu en hiver, saison où les eaux du lac et celles du port sont très basses. Dans les deux cas, il y eut un vent terrible, en 1645 à la suite d'un temps d'orage; ce sont bien, il est vrai, les conditions de production de seiches considérables, et la grandeur de la baisse de l'eau semblerait indiquer que l'apparition devrait être attribuée à ce genre de dénivellations. Mais il manque dans la description la répétition du pliénomène qui serait caractéristicjue des seiches, et, jusqu'à meilleur avis, nous considérons comme des dénivellations non rythmiques, les événements du 9 janvier 1495 et du 2 janvier 1645.

XL DénlTellatloiis temporaires rytlimlqneH. Selelie».

Sous l'influence d'actions mécaniques diverses, l'eau du lac peut subir une dénivellation temporaire très rapide, dont l'impulsion est assez prompte pour qu'elle se transforme en un mouvement rythmique d'oscillation, de bylancement. Sous une impulsion violente et rapide, l'eau subit une dénivellation qui soulève le lac à une des extrémités en le déprimant à l'autre ; l'action dénivellatrice ne dure pas et le lac tend à reprendre son niveau ; mais au lieu de s'arrêter à l'horizontalité, sous l'entraînement du mouvement acquis, il dépasse ce niveau, et pour revenir à l'état d'équilibre stable, il décrit une série d'oscillations de plus en plus faibles. Ces oscillations rythmlcjucs, ou

(M Registres du (lonspil de (ii'n»'*ve, ril»''s dans Pimt, Ilist. de G('n«''ve, II, ViH.

pendulaires, sont connues sur les boïds du lac Léman sous le nom de seiches. Nous allons les étudier dans les paragraphes suivants ; je^ traiterai successivement les points les plus importants :

Historique.

Les seiches, vagues d^oscillation rixe.

Types des seiches.

Allures des seiches.

Causes des seiciies.

L'on excusera le développement que je suis obligé de donner à ce chapitre. C'est la première fois que j'ai Toccasion d'exposer d'une manière synthétique les études qui nous ont occupé pendant bien longtemps et qui nous ont amené à l'explication, aujourd'hui certaine dans ses traits généraux, du phénomène des seiches.

inSTOlUQUK

Les riverains du Léman appellent seiche un phénomène accidentel, consistant en un mouvement alternatif et répété d'élévation et d'abaissement de l'eau du lac. Dans certaines circonstances, on voit, à Cenève, le niveau du lac s'élever lentement, pendant 17 ou 36 minutes, d'une hauteurvariable, de quelques centimètres ou quelques décimètres, puis il s'abaisse lentement aussi, d'une quantité à peu près égale, puis il s'élève de nouveau pour .s'abaisser encore, et ainsi de suite. On dilait des vagues gigantesques, prodigieusement faibles et prodigieusement lentes ; on dirait des marées en miniatures, à périodes singulièrement rapides.

Cette marée en petites proportions, dont le flux et le reflux n'emploient (|ue quelques minutes pour leur révolution, tout en se répétant parfois plusieurs heures ou plusieurs jours durant, a d'abord été observée et étudiée scientifiquement à Genève, puis sur les autres rives du Léman; pendant longtemps on l'a considérée comme l'un des phénomènes propres au Léman. On en a constaté l'existence sur les autres lacs, puis sur certaines côtes de la mer.

Je commencerai par résumer les anciennes observations de seiches du Léman ; je citerai ensuite les faits, à moi connus, venant d'autres bassins d'eau ; puis j'analyserai les recherches modei-nes sur lesquelles notre théorie est fondée.

SKÎCHES 41

Histoire ancienne des seirJws du Léman.

Les seiches sont signalées, pour la première fois, en 17î'0, par Yatio de Duillier, ingénieur des fortifications de Genève. Voici sa description qui est classique (*) : « Comme les vents méridionaux, entre le sud et l'ouest soufflent souvent, avec beaucoup d'inégalités et par reprises, il arrive quelquefois, et particulièrement lorsqu'il fait des vents orageux, que, venant à frapper un peu obliquement, ou de haut en bas, sur le grand banc, ils empêchent une partie des eaux de s'écouler : celte partie d'eau, retenue par un vent violent, se hausse peu à peu audessus du Travers, tandis que l'eau qui couvre le Travei's se baisse de plus en plus. Ensuite, le vent venant à diminuer, ou l'eau venant à surmonter par sa pesanteur l'effort du vent, et à couler avec plus de liberté et en plus grande abondance, on voit dans le même endroit cette eau s'élever de niveau, quelquefois d'un pied ou beaucoup plus, et, pour l'ordinaire, seulement d'environ dix pouces. Il se fait de fois à autres plusieurs de ces abaissements et de ces élévations d'eau, en peu d'heures, qui apportent des changements considérables à la surface du Rhône, et qui causent des véritables flux et reflux. Ils sont très apparents dans quelques fossés de la ville, et particulièrement dans ceux du côté de Plainpalais. Cette sorte de flux et reflux s'appelle à Genève des seiches.

« On a vu quelquefois dans cette ville des seiches ti'ès remarquables : il s'en fit trois ou quatre le 16 septembre ICOO, avant midi, d'environ 5 pieds de hauteur ; de sorte que les bateaux qui étaient dans le port y restèrent autant de fois à sec ; mais l'eau revenait et s'élevait chaque fois avec beaucoup de promptitude. »

C'est donc à l'arrêt des eaux du Rhône, sur le banc du Travers, par les coups de vent du midi, que Fatio attribuait l'existence des seiches.

Jean Jallabert, pasteur et professeur à Genève, dans une note écrite en 1742 (-), discute la cause des seiches. Il montre d'abord que le flux et reflux .se reproduit plusieurs fois par jour, l'intervalle entre deux crues étant de 14 à 15 minutes lorsque les eaux montent de 7 à 8 pou-

(') J.-C. Fatio de Duillier. Hemarquosj sur l'hisloire nalnrolle du lac de Genève in Spon, Histoire de Genève, T. II, p. M)S, Genève n:iO.

(*) 7. Ja//aft«r/. Seiches ou llux et reflux du lac de (ienève. Hisloiie de l'Acad. royale des sciences, pour 1742, p. 'H\. Paris 174Ô.

ces, de 24 à 26 minutes, lorsque les eaux montent d'un pied. Il ne connaît les seiches qu'aux deux extrémités du lac, au Bouveret et à Villeneuve d'une part, et à Genève, d'autre part, depuis 2 ou 3 milles en amont de la ville jusqu'au confluent de l'Arve.

Quant à l'explication que Jallabert en donne, après avoir réfuté la théorie de Fatio en observant qu'elle ne peut s'accorder avec les seiches qui arrivent en temps de calme, comme on l'a souvent remarqué, la voici textuellement : « Dans les temps doux la neige fond, le Rhône (du Valais) s'enfle considérablement et, entrant alors avec impétuosité dans le lac, il en chasse les eaux à droite et à gauche dans les deux petits golfes situés près de son embouchure, et au fond desquels sont Villeneuve et le Bouveret ; ces eaux s'écoulent sur les rives de part et d'autre, retombant ensuite par leur propre poids, devenu supérieur à l'action des eaux du Rhône contre elles, et reprennent le niveau du reste du lac ; et comme l'impétuosité du Rhône, ainsi enflé, subsiste un certain temps, il doit résulter de son action sur les eaux du lac et de la réaction de celles-ci, un flux et reflux qui se succèdent à peu près comme les allées et venues d'un pendule. > De même à Genève par l'action de l'Arve. (')

Bertrand, dans une dissertation académique non imprimée (*), supposait que des nuées électriques peuvent attirer et soulever les eaux du lac, et que les eaux, retombant ensuite, produisent des ondulations dont reflet est d'autant plus sensible que les bords du lac sont plus resserrés.

H.-B. de Saussure C^), après avoir admis cette dernière théorie, ajoute : « Je crois aussi que des variations promptes et locales dans la pesanteur de l'air peuvent contribuer à ce phénomène et produire des flux et reflux momentanés, en occasionnant des pressions inégales sur les difl'érentes parties du lac. »

(*) Si Jallabert n'avail pas fait à Addison rhonneur de citer son opinion sur les seiches, je n'en parlerais pas ici, car. ce voya«:enr anglais n'avait aucune compétence pour expliquer les faits de la physique du lac. Voici les quelques mots qu'il leur consacre, dans son récit de voyage, en I70*i, c'est la plus ancienne citation à moi connue du phénomène observé sur le Léman : • Le lac présente, en été, une espèce de flux et de reflux de marée, ce qui provient de la plus grande abondance des eaux de fusion des neiges qui entrent dans le lac au milieu de la journée. • J. Addison. Miscellaneous Works, IV, 294. London 1745.

P) Cité par Saussure et Vaucher.

(3) Essai sur l'hist. nat. des environs de Genève. Voyages dans les Alpes. Neuchâtel, 1779. L 12.

Saussure a observé lui-même une des plus fortes seiches connues sur le lac Léman. Le 3 août 17G3, dit-il, dans une des oscillations, Teau monta de 4 pieds, 6 pouces, 9 lignes (1.47»") en 10 minutes de temps (*). « Ce jour-là, la rivière d'Ai-ve n'avait point éprouvé d'accroissement sensible ; et réciproquement on voit des changements très bi-usques et très grands dans la hauteur de TArve, sans qu'il en résulte des seiches. > Pour ces raisons, Saussure n'accepte pas la théorie des seiches proposée par Jallabert.

Une bonne observation de seiches a été donnée en 1788 par H. Bastard, ministre du S. E. (*). Je la reproduis textuellement. « Je fus

témoin, hier 5 juillet au matin, d'une seiche remarquable par sa promptitude et par sa hauteur. Le temps fut orageux entre 6 et 7 heures ; il y eut quelques tonnerres, beaucoup de vent et une forte pluie, qui continua jusqu'à 8 V« heures, temps où survint un intervalle de calme pendant lequel j'observai cette seiche prodigieuse. L'eau monta d'abord d'environ un pied au-dessus de son niveau, avec une rapidité surprenante, et telle que dans une carpière (étang) qui a communication avec le lac par une ouverture assez spacieuse, le courant occasionné par la seiche était si violent que l'eau bondissait d'environ 5 pouces, lorsqu'on lui opposait un obstacle. Au bout d'un quart d'heure, elle descendit avec la même rapidité à un pied au-dessous de la hauteur ordinaire, ce qui faisait une différence de deux pieds entre le flux et le reflux. Un bateau, qui était à l'eau, se trouva entièrement à sec. Au moment où l'eau reprit son niveau, le vent et la pluie recommencèrent avec une nouvelle force »

De 1802 à 180i, le théologien et naturaliste J.-P.-E. Vaucher voua son attention scientifique et son excellente méthode d'observation à l'étude des seiches. 11 publia ses recherches dans un mémoire de 60 pages (^) qui est, dans le passé, ce que nous avons de mieux et de plus complet sur le phénomène en question.

Après un court exposé historique, Vaucher donne successivement avec détails l'observation de 10 seiches ou séries de seiches, étudiées par lui du 30 novembre 180:2 au 9 janvier 1803. Il se rendait au bord

(») Histoire de rAcadémie pour l'an 17r»8. p. 18. Paris.

(2) Journal de Genèce, n° 2K, 12 juillet 178«.

(•*) Vaiteher, Môinoire sur les seiches du lac de Genôve, composé de 18()8 à 1804. Mém. Soc. Phys. VI, JTx Genève 18:^

du lac, et notait de minute en minute Tétat stalionnaire, l'élévation ou l'abaissement du niveau de l'eau. Voici un exemple de ses observations qui montrera le mode de procéder et donnera une idée de la marche du phénomène. (/)

« Du 30 novembre 1802, aux Eaux- Vives, près Genève. Baromètre 26 p. 10.8 1. Thermomètre + 3». Hygromètre 82. Ciel pur et sans nuages. »