Circulation résiduelle
La circulation résiduelle est le mouvement de l’eau qui reste après filtrage ou moyenne des oscillations rapides, notamment celles de la marée. Elle décrit une circulation à une échelle de temps choisie. Sa relation avec le transport d’animaux, de particules ou de substances dépend aussi de la méthode de mesure et de la manière dont ces éléments suivent l’écoulement.
Deux manières d’observer le mouvement
Une moyenne eulérienne porte sur la vitesse mesurée en un point fixe. Elle élimine une partie des variations de marée et fait apparaître un courant moyen. Une approche lagrangienne suit au contraire des particules ou des masses d’eau au cours de leur déplacement. Les particules traversent des zones où la vitesse et la phase de marée diffèrent ; leur déplacement résiduel peut donc ne pas correspondre à la seule moyenne locale.
La dérive de Stokes peut contribuer à cet écart dans certaines approximations. Les travaux de Cheng et Casulli montrent toutefois que la définition et le calcul d’un résidu lagrangien exigent une attention particulière dans les estuaires où l’excursion de marée est importante. Une moyenne temporelle ne produit pas automatiquement une trajectoire de transport.
Origines de la circulation
Les différences de densité liées à la salinité et à la température, l’action du vent, la géométrie des côtes et les frottements participent aux mouvements moyens. Les interactions entre les marées et le relief peuvent aussi créer un résidu, même lorsque l’alternance des courants paraît symétrique.
Dans un estuaire, un écoulement sortant en surface et entrant en profondeur peut contribuer aux échanges avec la mer. Cette organisation varie selon le débit fluvial, le mélange, les vents et la stratification. Elle ne décrit pas tous les estuaires ni toutes les périodes d’un même site.
Transport et accumulation
La circulation résiduelle contribue au déplacement des larves, du plancton, des contaminants et des sédiments. Un flux de substance dépend cependant de sa concentration et de ses variations avec la vitesse : une vitesse moyenne faible n’exclut pas un transport net.
L’étude de Kukulka et Chant illustre également une accumulation de matière flottante produite par une circulation résiduelle lagrangienne liée à la marée, sans zone de convergence eulérienne correspondante. La position et le comportement des éléments transportés comptent donc dans l’interprétation.
Le résidu dépend enfin de la fenêtre de moyenne et du filtrage. Une moyenne sur un cycle de marée ne représente pas nécessairement le transport saisonnier. Les courants résiduels, les courants instantanés et le transport d’Ekman décrivent des aspects complémentaires du mouvement de l’eau.