II. VARIATION CYCLIQUE

Les variations cycliques du climat par lesquelles, pendant une série d'années, la région de la terre que nous considérons reçoit plus ou moins de chaleur que la normale, ces variations cycliques, qui sont si difficiles à mettre en évidence dans l'atmosphère où elles sont voilées par la complication extrême des diverses périodicités et des cas accidentels, apparaissent beaucoup plus simplement dans la thermique des lacs où les effets s'additionnent et s'enamagasinent à longue échéance. Nous les constaterons plus loin, quand nous étudierons le bilan thermique du lac. Pour le moment, nous ne voulons parler que d'une variation cyclique très curieuse, ti'ès importante, qui se manifeste dans la région profonde des lacs et qui nous a été révélée par les sondages thermométriques.

Nous venons d'établir que les variations périodiques annuelles ne se font pas sentir à plus de 80 ou 100"" au-dessous de la surface, et cependant nous constatons des vaiiations de la température abyssale du lac d'assez grande amplitude. Voici les chiffi*es que nous possédons sur la température des couches profondes du lac. Les unes ont été mesurées directement dans le fond, les autres i^ésultent de la température pélagique constatée dans les mois d'hiver ; les premières ne réclament pas d'autres corrections que celles qui doivent être apportées poui* des erreurs d'obsei-vation ; les autres peuvent être trop élevées si la stratification thermique se continuait dans des couches plus basses que celles où s'est fait le sondage thermométrique, mais ce sont certainement des valeurs maximales, la température profonde ne pouvant pas être plus chaude.

Thermomètre protéj<é

H.-B. de Saussure

Février

Tliermomélrographe

H. de la Bêche

Septembre

Méthode du limon

F.-A. Forel

Mars

Juillet

Février

Negretti et Zambra

Mai

Mai

Novembre 1881

Février

Août

Hôrnlimann

Septembre

F.-A. Forel

Juin

Mars

Septembre

Delebecque

Jan\ier

Juin

Janvier

Mars

Février

D'après ces chifïî es, il y a variation dans la température des couches profondes du Léman, par 200 et 300™, bien plus bas que les limites de la variation annuelle. La variation que nous appelons cyclique s'étend jusqu'au plus profond du lac.

Les limites de cette variation sont assez étendues. Si nous écaitons le chiffre de la Bêche (1819) dont le thermométrographe non protégé contre la pression devait donnei' des températures trop élevées, nous trouvons comme température extrême 5.9o en 1873, et 4.0^ en 1891 ; amplitude de la variation 1.9*^.

Les allures de la variation sont étranges. Pendant une série d'années on voit la température des couches profondes se relever lentement, sans interruption, sans retour en arrière. Ainsi de 1880 à 1885, la température monte de 4.4 à 5.6« ; de 1891 à 1894 de 4.0 à 4.6o. Pendant ces séries d'années, il y a réchauffement continu à raison de O.l^, de 0.2o ou de 0.3o par an.

Puis, subitement, [dans le coui^ant d'un hiver, nous voyons la température s'abaisser, parfois de quantités considérables :

dans l'hiver de 1879 à 1880 elle passe de 5.2 à 4.4o — 1890 à 1891 — 4,9(?)à4.0

11 y a échauffement progressif et continu dans les années ordinaires, refroidissement subit dans les grands hivers.

Le procès du refroidissement rapide dans le cours d'un hiver est le plus facile à comprendre. Nous avons vu que par le fait de la convection thermique, à mesure que la surface du lac se refroidit, la tempéra-

ture s'uniformise en s'abaissant simultanément dans une couche de plus en plus épaisse; que successivement la couche de température uniforme, dont le degré de chaleur décroît progressivement, s'annexe, par un procédé compliqué de descente des eaux refroidies, des couches de plus en plus éloignées de la surface. Si l'hiver est rude, si l'hiver se prolonge, ce procès qui se limite ordinairement aux couches de 80 à 120» peut atteindre les eaux les plus profondes, et alors il y a refroidissement de toute la masse, de toute l'épaisseur du lac. La planche YllI, page 353, qui figure entr'autres l'efTet du grand hiver de 1880, montre en particulier le refroidissement des couches profondes par l'ascension verticale des isothermes 5.0> et 4.8», qui n'étaient pas représentées dans l'été de 1879.

Dans l'intervalle entre deux grands hivers, le procès invei'se, celui du réchaufTement, continue sans interruption ('). Quand l'hiver n'est pas assez nide ou pas assez prolongé pour abaisser la température de surface au degré de froid des eaux profondes, celles-ci ne sont pas atteintes par la convection thermique; la chaleur acquise l'année précédente reste gagnée et le thermomètre indique un relèvement de températui'e dans le fond du lac. Voyez par exemple, dans la planche Vlll, la descente des isothermes 5.5o, 5.0o, 4.8«, 4.6» de l'année 1880 à 1881 ; cette descente des isothermes dans des couches de plus en plus profondes indique un réchaufTement de ces couches.

Quelles sont les causes du réchaufTement des couches très pF-ofondes du lac? La question est importante et intéressante. Eliminons tout d'abord l'hypothèse qui attribuerait le réchaufTement des couches profondes à la chaleur propre de la tei-re. La chaleur terrestre, qui se propage pai' conductibilité à travers le sol du plafond du lac, doit tendre à réchauffer de bas en haut les couches profondes de l'eau et à les uniformiser si elles sont en stratification dii-ecte. Mais cette cause de réchauffement est trop faible pour que nous puissions la faire entrer en considération. Nous en avons déjà indiqué (p. 295) la valeur d'après les recherches récentes. Elle élèverait dans le cours d'une année de :

lo une couche d'eau de 0.41"^ d'épaisseur. 0.1» » 4.1*» »

O.Oio » 41n» »

0) Sans interruption apparente à nos méthodes de thermoraétrie. Je ne veux pas dire que le réchauffement ait lieu été comme hiver, sans retour en arrière ou sana ralentissement. Nous ne les avons pas jusqu'à présent constatés.

Nous devons la traiter comme une quantité négligeable.

Nous avons vu que, dans les couches moyennes, entre 20 et 100"» de profondeur, les courants de convection mécanique déterminés par les vents jouent un rôle prédominant pour amener les irrégulaiités d'allui-e constatées dans la courbe thermique de la stratification estivale ; nous en avons conclu que ces courants sont l'agent principal du réchauffement des couches moyennes.

Mais il est difficile de leur attribuer une action sur les plus grandes profondeurs du lac; las courants de retour des grands vents, pour autant que nous le savons (*), sont limités aux couches supérieures et moyennes : les pêcheurs les constatent à 20, à 40, à 60"» de profondeur. C'est un cas tout à fait exceptionnel que celui du 20 février 1879, dans lequel on les a vu remuer le lac jusque dans les plus grands fonds (page 281). Jusqu'à correction par des observations positives, j'attribuerai donc peu d'importance pour le réchauffement des couches profondes aux courants de convection mécanique.

Les courants de convection hydrostatique ont au contraire une action très efficace. Us sont causés par la différence de densité qu'amène la surcharge de certaines masses d'eau par l'alluvion en suspension.

Ainsi que je l'ai démontré (2), l'alluvion impalpable en suspension dans l'eau augmente la densité de celle-ci du poids même des poussières, moins le volume d'eau déplacé par elles. Toute eau trouble est donc, toutes choses égales d'ailleurs, plus lourde que de l'eau claire, et la différence de densité qui résulte de cet alourdissement peut être assez grande pour dépasser en impoitance la différence de densité provenant de la température. Donc des eaux de surface chaudes, ou des eaux d'afïluents, si elles sont suffisamment chargées d'alluvion, peuvent être rendues plus lourdes que les eaux claires du lac, même que les eaux très froides des grands fonds. Donc ces eaux chaudes descendront le long des talus du lac, arriveront sur le plafond de la cuvette et s'y étaleront en couche horizontale ; la conduction thermique interviendra

(1) J'insiste sur ceUe réserve : pour autant que nous le savons. Nous connaissons très mal les allures des courants de surface, nous n'avons que quelques indices souvent trop indirects sur les aUures des courants profonds. Leur étude, très difficile du reste, a été jusqu'à présent complètement négligée par l'observation scientifique.

aJors et réchauffera les eaux du fond du lac, par communication à celles-ci de la chaleur des eaux chargées d'alluvion.

Nous connaissons deux occasions dans lesquelles le phénomène peut se manifester :

a. Dans le cas d'un grand vent, le littoral à la côte sous le vent est balayé par des vagues puissantes, la vase de la beine est soulevée et mise en suspension dans l'eau ; l'eau littorale devient plus lourde, et, par convection hydrostatique, il se développe un courant descendant qui gagne les grands fonds du lac. Je n'ai pas les éléments pour apprécier l'importance numérique d'un tel procédé de réchauffement des couches profondes.

b. L'eau des alïluents débordés par une pluie d'orage ou grossis par la fonte des neiges est fortement chargée d'alluvion; elle est lourde et elle descend dans les grands fonds du lac. C'est ce qui a lieu en particulier pour le Rhône d'été dont les eaux grisâtres se jettent en grande abondance dans le lac. Essayons d'appliquer un calcul approximatif à ce phénomène.

Après avoir reconnu que, d'après les chiffres donnés par nous pour le transport moyen d'allijvion et pour la température du Rhône dans l'été de 1886 (*), l'eau du fleuve avait constamment une densité plus grande que celle de l'eau du lac àô.Qo, j'ai pris pour base de mes calculs les données suivantes :

Le débit du fleuve dans Tété de 1886 et sa température moyenne étant: