CAUSES DES SEICHES
Considérations géiérales sut* les causes des seiches.
J'ai exposé, dans le premier paragraphe de ce chapitre, les différentes théories proposées pour expliquer le phénomène des seiches. Fatio de Duillier les attribuait à l'arrêt des eaux du Rhône sur le Banc-du-Travers, près de Genève, par les coups de vent du Midi. Addison et Jallabert y voyaient l'effet des crues subites des rivières ; le premier reconnaissait « une espèce de flux et reflux causé par la fonte des neiges qui y tombent l'après-midi en plus grande quantité qu'en d'autres heures du jour ; » pour le second^ « les eaux du Rhône (au Bouveret) s'élèvent sur les rives, de part et d'autre, retombent ensuite par leur propre poids devenu supérieur à l'action des eaux du Rhône contre elles, et reprennent le niveau du reste du lac; comme l'impétuosité du Rhône ainsi enflé subsiste un certain temps» il doit résulter de son action sui* 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. » Une explication analogue rend compte, d'après Jallabert, de la production des seiches à Genève par l'action des crues de l'Arve. Bertrand supposait que des nuées électriques peuvent attii^er ou soulever les eaux du lac. H.-B. de Saussure admettait que des variations promptes et locales de la pesanteur de l'air peuvent produire des flux et reflux momentanés en occasionnant des pressions inégales sur les différentes parties du lac. Vaucher se rangeait à cette dernière opinion et la développait en l'appuyant sur de très ingénieuses considérations et d'excellentes observations. Arago, enfln, après avoir établi que les seiches peuvent avoir des
causes diverses, signalait dans ia mer des oscillations analogues aux seiches et coïncidant avec des tremblements de terre. (*)
Je crois les idées de Bertrand, Saussure, Vaucher et Arago, exactes. Mais comme, depuis la publication du mémoire de Vaucher, le seul auteur qui ait traité cette question avec un peu de développements, nos théories sur les seiches se sont sensiblement modiflées par Tintroduction de la notion du mouvement oscillatoire régulier et rythmique de l'eau, il y a lieu de reprendre la question et de l'appuyer sur des considérations nouvelles. Il y a, du reste, d'autres causes possibles et probables, non indiquées par les auteurs, et nous aurons à exposer et à développer ces nouvelles hypothèses.
Nous regardons les seiches comme étant des vagues d'oscillation fixe de l'eau qui balance suivant les diamètres principaux du lac. . Or, si nous voulons mettre en mouvement de balancement l'eau d'une cuvette, nous y arrivons par deux procédés différents : ou bien en laissant le bassin immobile et en donnant un choc à l'eau ellemême, ou bien en nous attaquant au bassin et en lui imprimant un choc convenable. De même pour les plus grandes masses d'eau de nos lacs; elles peuvent être mises en mouvement par une secousse communiquée directement à l'eau, ou bien par une secousse du bassin même du lac dont l'ébranlement se transmet à l'eau.
Les actions qui peuvent donner directement à l'eau l'impulsion génératrice d'un mouvenoent de balancement doivent être cherchées dans l'atniosphère : variations de la pression, rupture de l'attraction électrique, coup de vent, etc., etc. Les actions qui ébranlent le bassin du lac et qui ne transmettent qu'indirectement le mouvement à l'eau sont les secousses de tremblement de terre.
Pour éviter un double développement des mêmes points et pour simplifier la description, je réunis dans les paragraphes suivants la critique théorique et la discussion expérimentale des divers faits qui se rapportent à ces deux ordres d'action.
Mais avant d'entrer en matière, j'insiste sur un point qui est trop souvent négligé ou mal compris, c'est que, comme l'a très bien dit Ârago, il n'y a pas nécessairement une seule cause des sei-
(') F. Arago, Sur les phénomènes de la Mer. Œuvres complètes, IX, 580 Paris, 1857.
ches, il y en a probablement plusieurs. La seiche étant un mouvement d'oscillation de balancement de Teau, toute cause capable de déterminer ce mouvement particulier de Teau occasionnera des seiches, dans des conditions favorables. De même que les vagues ordinaires, les vagues d*osciUation progressive peuvent être déterminées sur l'eau par le vent, par la marche d'un bateau sur l'eau ou d'un poisson dans l'eau, par la chute de la pluie, de la grêle, d'une pierre, etc., de jnême les seiches peuvent avoir des causes diverses et multiples. Parce que dans les paragraphes suivants j'énoncerai la possibilité et la probabilité de certaines causes, je n'entends point dire qu'elles soient les seules agissantes, et je n'ai point la prétention d'avoir épuisé la série des possibilités.
Statistique générale des seiches.
Commençons par étudier le développement des seiches en faisant une statistique générale qui nous donnera une idée des conditions de leur production.
Je m'adresserai pour cela à une année quelconque des observations limnographiques de Genève, que M. Ph. Plantamour a mises à ma disposition, avec une libéralité infatigable. Ainsi que je l'ai dit (page 142), j'ai apprécié la hauteur relative des seiches de Tannée 1891 en mesurant, chaque jour, la seiche la plus forte et la seiche la plus faible, sans m'inquiéter du type de l'oscillation, qu'elle fût uninodale, binodale ou plurinodale. La moyenne arithmétique du maximum et du minimum de hauteur m'a donné la moyenne des seiches de la journée.
Tout d'abord apprécions la hauteur générale des seiches de cette station. Dans cette année 1891, les seiches ont eu : Hauteur de
2<'nl
50 jours
Pendant 351 jours, la hauteur moyenne a été inférieure àlO'^™ ; pendant 14 jours, elle a été plus forte que cette valeur. Les seiches de lO^m et plus sont donc exceptionnelles, si Ton considère la valeur moyenne.
Mais je crois plus utile de m*adresser aux valeurs maximales, de mesurer la plus forte seiche de la journée quel qu'en soit le type. Je commencerai par donner dans un tableau général ces valeurs maximales journalières de Tannée 1891 mesurées sur les tracés de Séc héron.
Valeur maximale journalière, en centimètres, des seiches de Sécheron. 1891.
Janvier.
Pour Utiliser ces chiffres, je commencerai par les grouper en valeurs mensuelles et saisonnières ; et pour être plus complet, et pour permettre une comparaison, peut-être intéressante, je donnerai en même temps les moyennes des minimums, celles des maximums et celles des moyennes journalières de hauteur des seiches dans la station de Sécheron pour cette année 1891.
Hauteur des seiches en centimètres.
Minimums.
Maximums.
Moffûnnes
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Décembre
Hiver
Printemps
Eté
Automne
Année
On voit de suite, d'après ces chiffres, que la hauteur des seiches varie d'un mois et d'une saison à l'autre; elle a été, en 1891, la plus forte en mars et au printemps, la plus faihle en juin et en été.
Revenons à notre tahleau des hauteurs maximales journalières des seiches de la page 171. Groupons-en les valeurs en séries de 5 en 5 centimètres, nous obtenons le résumé suivant :
Valeurs maximalea des seiches (Nombre de jours).
de 0 à 5"*
ll-LV
plus de 20'"
Janvier
Mars
Avril
Mai
Juin
JuUlet
Août
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
Année 212 114 26 8 5
Pendant 212 jours, soit 59 % de l'année, les plus fortes seiches de la journée n'ont pas dépassé 5<^"» ; pendant 114 jours, soit 31 o/^, elles ont eu une valeur maximale de 6 à 10^^ ; pendant 26 jours, soit 7 o/^, leur valeur a été de 11 à 15*^»», pendant 13 jours, soit 3 % de l'année, elles ont dépassé 15^». Les seiches ont, dans cette année, été le plus souvent au-dessous de 6^^ ; dans trois mois seulement, mars, octobre et décembre, les seiches ont été le plus souvent au-dessus de b^^.
Il y a donc des différences sensibles dans la hauteur des seiches suivant les mois et les saisons.
Si nous reprenons les chiffres des valeurs journalières, nous constatons que pendant de longues séries de jours, les seiches sont très faibles, que pendant d'autres séries, les seiches sont fortes. Comme exemple de seiches faibles, je citerai la période du 11 avril au 15 mai pendant laquelle le maximum de hauteur a atteint un seul jour la valeur de ô^m ; ou aussi la période du 9 juin au l^r juillet où il n'y a eu que deux jours des seiches de 6^^, tous les autres jours n'ayant eu que des seiches plus basses. Gomme exemples de seiches fortes, je citerai la période du 13 au 28 octobre, oti les seiches ont eu pendant
2 jours seulement la valeur de ô^*™, tous les autres jours étant plus élevés ; ou encore la période du 7 au 31 décembre, dans laquelle nous trouvons 3 jours seulement où les seiches ont eu moins de G**™. (Je reviendrai plus loin sur la période du 26 mars au 3 avril.)
Les actions atmosphériques, causes des seiches.
Notre statistique générale nous montre les seiches se développant avec plus ou moins d'intensité suivant certaines périodes qui semblent accidentelles. Recherchons maintenant quelles vsont les actions atmosphériques qui président au développement des seiches ; nous étudierons ensuite les relations, s'il y en a, des seiches avec les phénomènes sismiques.
Les seiches et le temps météorologique.
Si je me fonde sur une expérience de vingt années, pendant lesquelles j'ai suivi avec attention les allures des seiches du Léman, je formulerai comme suit les conditions générales du développement de cette oscillation du lac : Quand le temps est beau, les seiches sont faibles; quand le temps est mauvais, les seiches sont fortes. Mais ces termes sont trop vagues; ils demandent a être précisés.
En effet, les seiches étant un mouvement de balancement des eaux du lac, qui, après une première impulsion génératrice, continuent à osciller pendant des heures et des journées comme un pendule revenant lentement au repos, le temps météorologique peut fort bien changer de caractère pendant la durée d'une série de seiches ; les conditions du développement de l'oscillation peuvent avoir disparu depuis longtemps et l'eau continuer encore son mouvement de balancement. C'est ainsi que dans la belle série des seiches du 26 mars au 3 avril 1891, le temps a été très mauvais pendant les premiers jours, mais il s'est calmé, et est revenu au beau à la fin de la série. Il y a donc lieu de corriger notre formule, et de dire : Les séries de seiches se développent plus fortes quand le temps est mauvais que quand il est beau.
Mais encore que signifient ces mois beau temps et mauvais temps? Leur valeur est trop différente suivant les intérêts en jeu pour qu'il ne faille pas mieux préciser nos termes. En effet, un temps de pluie et de neige peut être pour certaines personnes un mauvais temps ; et cependant la pluie en elle-même, c'est-à-dire la condensation en gouttes d'eau, la neige, c'est-à-dire la condensation en cristaux de glace des vésicules aqueuses d'un brouillard, ne sauraient être la cause des seiches. Un temps froid peut être pour certaines gens un mauvais temps ; et cependant le froid, c'est-à-dire une température de l'air inférieure à la normale de la saison, ne vsaurait avoir d'effet sur le balancement de l'eau. Le vent surtout s'il est fort, s'il accompagne la pluie et le froid, peut-être un mauvais temps ; le vent est-il la cause des seiches V Nous aurons à discuter ce point plus tard. Nous devons donc réformer l'appellation de mauvais temps, et dire : Les perturbations atmosphériques, et en particulier les orages, sont la cause ordinaire des seiches.
Cette impression générale énoncée, je dois l'analyser et la formuler d'une manière plus précise ; pour cela, je la décomposerai en un certain nombre de propositions.
1® Y a-t-il des relations entre la grandeur des seiches^ et l'état de la pression atmosphérique ? Pour répondre à cette question, j'ai fait le travail suivant : Sur les tracés du liinnographe de Morges, du 20 mars au 31 août 1876, soit pendant 165 jours, j'ai mesuré pour chaque heure la valeur des seiches apréciée en millimètres ; j'ai réuni ces chiffres par groupes de six heures, de minuit à 6 heures, de 6 à 12 heures, etc., et j'en ai pris la moyenne. D'un autre côté j'ai pris les observations barométriques journalières de l'Observatoire de Lausanne, où les lectures se font à 7*', 13'» et 21*» ; par interpolation j'en ai déduit pour chaque jour la hauteur aux heures de minuit, 6, 12 et 18 heures. J'ai obtenu ainsi deux séries de chiffres parallèles, exprimant pour chaque période de six heures la hauteur du baromètre et l'amplitude des seiches. Gela fait, j'ai ordonné les chiffres de la grandeur des seiches suivant la hauteur du baromètre,, et j'ai obtenu le tableau suivant :
HYDRABLIQUE
Baro* mètre.
Nombre d'observations.
Grandeur des seiches.
Moyenne de grandeur
Baromètre.
Nombre d'observations.
Grandeur des
Moyenne 1
de grandeur.
mm
mm
mm
mm
mm
mm
Dans la dernière colonne j'ai tiré les moyennes de grandeur des seiches, en groupant les valeurs par séries de 5 en 5 millimètres de hauteur du baromètre ; j'ai laissé de côté les extrêmes de 724, 701, 702 et 70:3™"», pour lesquelles j'ai trop peu d'observations.
"de hauteur des seiches
705 à 709""» du baromètre
J'ai fait le môme calcul pour les seiches de Genève de Tannée 1891 en les comparant à la hauteur du baromètre de l'Observatoire, et j'ai obtenu pour les hauteurs moyennes des seiches :
Nomb. d'observ.
Baromètre.
Seiches.
714mm
ifoycnnct.
ITi
Baromètre.
Seichee
Nomb. d'observ.
Moyennes.
Ou en résumé :
De 714 à 724™™ du baromètre 56™« de hauteur moyenne des seiches 725à740 40 —
Cionsidérés ainsi, ces chiffres laissent voir une loi très bien évidente, c'est que la grandeur des seiches est d'autant plus forte que le baromètre est plus bas. Mais si Ton n'étudiait ces chiffres que sous la forme de résumé et de moyennes, Ton prendrait une idée très fausse des allures du phénomène ; en effet, cette loi, bien apparente dans les moyennes, échappe très souvent dans les observations isolées ; elle a un nombre énorme d'exceptions. On peut déjà se rendre compte de cela dans notre tableau des seiches de Morges, de la page 176, en considérant les hauteurs extrêmes du baromètre; le baromètre le plus bas, par 701«nn», a donné la môme valeur pour la grandeur des seiches, lOmm, que le baromètre le plus élevé, par 724 millimètres. Voici du reste, pour mieux montrer ces allures des seiches, quelques chiffres donnant en millimètres la hauteur des seiches dans trois séries de moyennes de six heures, correspondant à trois hauteurs du baromètre :
Baromètre. Amplitude des seiches de Morges.
7-20»» 0. 7. 8. 8. 2. 0. 5. 17. 7. 2. 8. 5. 3. 7. 2. 2. 3. 2. 3. 2. 0 2. etc.
715 12. 20. 12. 8. 25. 18. 2. 3. 10. 0. 0. 8. 2. 10. 7. 10. 2. 1. 8. 1. etc.
710 12. 12. 10. 12. 20. 12. 32. 33. 47. 28 10. 2. 27. 30. 15. 4. etc.
Comme on le voit, les exceptions ou les irrégularités sont très nom-
178 HYDRAULIQUK
breuses et souvent très choquantes. II convient donc de formuler notre loi dans les termes les plus vagues, et de dire : D'une manière générale, la grandeur des seiches a une tendance marquée à être plus forte quand le baromètre est bas que quand il est haut.
2o Y a-t-il des relations entre la grandeur des seiches et les variations du baromètre ? J'ai dû étudier ce point avec attention, car si les seiches sont un mouvement de l'eau, mise en agitation par l'atmosphère, les variations de la pression atmosphérique devraient avoir action de cause à effet. La question se formule dans ces termes : Les seiches sont-elles plus fortes ou moins fortes quand le baromètre est immobile, quand il hausse ou quand il baisse? Pour y répondre, j'ai utilisé les deux séries de chiffres que j'ai obtenues quand j'ai étudié les rapports entre la hauteur du baromètre et la grandeur des seiches de Morges (page 176). Prenant les hauteurs du baromètre à Lausanne par interpolation pour les quatre heures équidistantes de la journée, j'ai fait la différence entre les deux valeure successives, et j'ai eu ainsi, pour chaque période de 6 heures, le signe et la valeur de la variation du baromètre en dixièmes de millimètres de mercure. J'ai alors ordonné la hauteur moyenne des seiches de Morges des différentes périodes de 6 heures, d'après la variation du baromètre, et j'ai obtenu le tableau que j'ai publié à la page 143 de mon mémoire sur les Causes des seiches (*). Je ne le reproduis pas ici, car il est trop encombrant et ses résultats ne sont pas assez précis. On en jugera parle résumé que j'en donnerai en grpupant les variations barométriques en valeurs de 1 millimètre de hauteur, et en tirant las moyennes de grandeur des seiches pour ces différentes variations :
Variation du baromètre.
Nombre d'observations.
Hauteur moyenne des seiches
De 4- 2.4 à + 3.>m
(») Loc. cit. [p.63, n« 11.]
Ou en résumant encore plus :
Nombre d'observations. Hauteur moyenne des seiches. Baromètre en hausse 307 8.0»nno
— immobile 32 10.0
— en baisse 301 7.4
Ces chiffres varient bien peu dans les moyennes. Quant aux observations isolées, il y a encore bien plus de divergences que nous ne Tavons vu quand nous avons ordonné Tamplitude des seiches d'après la hauteur absolue du baromètre. Voici du reste un exemple choisi dans la série où la variation du baromètre dans la période de six heures a été de + 0,1™"»; l'amplitude des seiches dans les différentes périodes de six heures a été en millimètres de :
8, 2, 0, 2, 7, 10, 13, 2, 2, 3, 20, 67, 17, etc.
Quant aux moyennes, si on voulait essayer d'interpréter leur signification, voici le résultat auquel on arriverait : l'amplitude des seiches serait plus forte quand le baromètre reste immobile que quand il varie. La grandeur des seiches serait plus forte quand le baromètre monte que quand il baisse.
Mais ces conclusions positives ne me semblent pas autorisées par les chiffres ^que je viens de donner. J'estime que la variation des moyennes est trop peu considérable, que le sens même de cette variation est trop peu accentué, pour justifier une conclusion de cette nature. En revanche, je crois pouvoir en tirer une conclusion négative, qui a une certaine importance en ce qu'elle réfute une idée très généralement répandue ; je la formulerai en ces termes : L'amplitude des seiches n'est pas plus forte lorsque le baromètre varie en s'élevant ou en s'abaissant que lorsqu'il reste immobile.
Autrement dit : L'amplitude des seiches est sans relations nécessaires et constantes avec les variations générales de hauteur du baromètre.
3<» Les variations générales de la pression atmosphérique ne nous donnant aucun indice sur la cause des seiches, trouvons une autre méthode.
Nous chercherons sur nos tracés limnographiques les cas où une série de seiches commence plus ou moins subitement, où il y a une impulsion nette et bien dessinée ; puis nous rechercherons les conditions météorologiques de cet instant, et nous constaterons s'il y a ou s'il n'y a pas quelque chose de spécial dans ces conditions météorologiques.
Je choisirai pour faire cette étude les tracés de la station de Morges, où les seiches à courte période apparaissent parfois brusquement, et forment d'une manière indiscutable le début d'une série. La figure 55, p. 97, est un bon exemple de ce début subit de seiches transversales ; j'en ai cinquante aussi clairs dans mes tracés de Morges.
Je mettrai en regard de ces valeurs de seiches, Tétat météorologique de la vallée du Léman tel qu'il est constaté par les notes de l'Observatoire de Genève dans les cahiers mensuels des Archives. (*>
Selclie«.
