Diurnal Tidal Currents in the Gulf of Tonkin and the Qiongzhou Strait: Regime Characterization with Implications for Navigation and Tidal-Stream Energy

Imaginez l'océan non pas comme une nappe bleue et plate, mais comme un gigantesque tambour qui respire. Quand la lune et le soleil tirent sur ce tambour, l'eau ne se contente pas de monter et descendre ; elle oscille d'avant en arrière, créant des vagues d'eau qui se déplacent horizontalement. Ces courants en mouvement sont appelés courants de marée. Dans la plupart des endroits sur Terre, l'eau oscille deux fois par jour, comme un pendule balançant d'avant en arrière. Mais dans certains endroits spéciaux, la forme du fond océanique et du littoral agit comme un diapason, faisant que l'eau n'oscille qu'une seule fois par jour. C'est ce qu'on appelle un régime diurne (quotidien).

Pourquoi est-ce important ? Parce que l'eau en mouvement transporte de l'énergie. Si nous pouvons capturer cette énergie, nous pouvons faire tourner des turbines pour produire de l'électricité pour nos maisons. Cependant, pour construire ces turbines, les ingénieurs doivent savoir exactement à quelle vitesse l'eau se déplace et où. Ils doivent aussi le savoir pour les navires ; un courant rapide peut pousser un énorme cargo hors de sa trajectoire ou rendre impossible l'entrée dans un port peu profond. La grande question que les scientifiques se posent est la suivante : « Dans le golfe du Tonkin, une immense baie située en Asie du Sud-Est, quelle est la force de ces courants, et pouvons-nous faire confiance aux cartes actuelles pour trouver les meilleurs emplacements pour l'énergie ? »

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Le cycle d'un jour de l'océan

Dans le golfe du Tonkin, l'océan possède une personnalité très particulière. Alors que la plupart des océans du monde montent et descendent deux fois par jour, cette baie le fait principalement une seule fois. Les auteurs de cette étude, Manh Hung Nguyen et Gia Huy Dinh, ont décidé de cartographier ce rythme « une fois par jour » à travers toute la baie pour voir ce que cela signifie pour les navires et pour l'énergie propre.

Considérez le golfe du Tonkin comme une immense baignoire peu profonde ouverte à une extrémité. Lorsque l'eau oscille à l'intérieur, elle frappe l'extrémité opposée (la « tête » de la baie) et rebondit. Parce que la baignoire est de la taille et de la profondeur idéales, l'eau entre en résonance — comme un chanteur atteignant la note parfaite pour faire éclater un verre. Cette résonance fait que l'eau monte et descend avec une force énorme à l'extrémité lointaine, mais l'eau n'y circule pas très vite. Au lieu de cela, l'eau s'engouffre et ressort le plus rapidement à l'entrée et à travers les chenaux étroits, même si le niveau de l'eau ne change que peu en ces endroits. C'est un peu comme une balançoire à bascule : quand un côté monte haut, l'autre bouge vite, mais pas très haut.

Le mystère de la grande carte

Les chercheurs voulaient créer la première carte complète de ce rythme « une fois par jour ». Ils ont utilisé un mélange de données satellites, de modèles informatiques et de mesures réelles provenant de marégraphes (qui sont comme des règles plantées dans l'eau pour mesurer la hauteur).

Ils ont découvert que le motif « une fois par jour » n'est pas seulement un petit truc près du rivage ; il domine presque toute la moitié nord de la baie. Ils ont tracé une ligne sur la carte à environ 19°N de latitude. Au nord de cette ligne, l'océan est purement diurne. Dans l'intérieur très septentrional, le rythme est si fort que le « Facteur de Forme » (un nombre que les scientifiques utilisent pour mesurer à quel point la marée quotidienne est dominante) atteint un chiffre massif de 12,7. Pour donner une idée, un nombre inférieur à 0,25 signifie « deux fois par jour », et tout ce qui est supérieur à 3 signifie « une fois par jour ». Ainsi, 12,7 est un signal « une fois par jour » très fort et très clair.

Les courants « faux » et les vrais

C'est ici que l'étude devient vraiment intéressante. Les scientifiques ont deux principales façons de deviner la vitesse à laquelle l'eau se déplace :

1. La méthode du « Modèle de Marée » : Elle observe la hauteur de la montée de l'eau et utilise une formule mathématique simple (comme une recette) pour deviner la vitesse. Elle suppose que l'eau se déplace comme une vague voyageant librement.
2. La méthode de la « Réanalyse » : Elle utilise de gigantesques simulations informatiques de l'océan qui incluent le vent, la température et les courants, mais elles ne donnent souvent qu'une vitesse « moyenne quotidienne ».

Lorsque les chercheurs ont comparé ces deux méthodes, ils ont trouvé une différence choquante. La méthode du « Modèle de Marée » suggérait que l'eau avait une puissance moyenne de 121,35 W/m² (watts par mètre carré). La méthode de la « Réanalyse » suggérait seulement 2,86 W/m². C'est une différence d'environ 42 fois !

Au premier abord, on pourrait penser que le modèle informatique était erroné ou que la mathématique simple était trop optimiste. Mais les auteurs ont creusé davantage et ont trouvé la vérité : les deux avaient raison, mais ils mesuraient des choses différentes.

Les données de la « Réanalyse » étaient comme regarder une vidéo d'un coureur et ne vérifier sa position qu'une fois toutes les 24 heures. Si vous ne vérifiez l'endroit où se trouve un coureur qu'une fois par jour, vous manquez toute la course rapide qu'il a effectuée entre-temps ! Parce que la moyenne quotidienne lisse les mouvements rapides des marées, elle fait paraître l'énergie minuscule. La mathématique du « Modèle de Marée », quant à elle, essayait de deviner la vitesse en se basant sur la hauteur de l'eau. Mais dans cette baie de type « baignoire », la hauteur de l'eau et la vitesse de l'eau sont décalées. Là où l'eau est la plus haute (à l'extrémité lointaine), elle se déplace lentement. Là où l'eau est la plus basse (à l'entrée), elle se déplace rapidement. La formule mathématique simple ne savait pas cela, donc elle s'est trompée dans certains endroits et a eu raison dans d'autres.

Le point idéal pour l'énergie et les navires

Alors, où se cache la véritable énergie ? L'étude a révélé que les courants les plus forts ne se trouvent pas là où l'eau est la plus haute, mais là où l'eau est compressée à travers des passages étroits.

Le lieu superstar est le détroit de Qiongzhou, un canal étroit entre l'île de Hainan et le continent. Ici, l'eau s'y engouffre à des vitesses approchant 1,3 m/s (environ 2,5 nœuds). C'est le seul endroit de toute la baie où l'eau circule assez vite pour être considéré comme un bon candidat pour des turbines d'énergie marémotrice.

Cependant, il y a un bémol. Parce qu'il s'agit d'une marée « une fois par jour », l'eau ne s'engouffre et ne ressort qu'une seule fois toutes les 24 heures. Dans la plupart des endroits, les navires ont deux occasions par jour d'entrer dans un port (marée haute deux fois). Ici, ils n'en ont qu'une seule. Si un navire manque cette fenêtre unique, il doit attendre un jour entier. Cela rend la planification pour les navires beaucoup plus complexe.

Ce que cela signifie pour l'avenir

Les auteurs concluent que si vous voulez trouver de l'énergie marémotrice dans cette partie du monde, vous ne pouvez pas simplement consulter les bulletins météorologiques quotidiens ou les cartes océaniques moyennes ; vous avez besoin de données qui capturent le mouvement heure par heure de la marée. Ils préviennent également que l'utilisation de mathématiques simples pour deviner les vitesses de courant à partir de la hauteur de l'eau peut être dangereuse dans des endroits comme celui-ci, car l'effet « baignoire » change les règles.

Le détroit de Qiongzhou est le seul endroit qui réussit le premier test pour l'énergie marémotrice, mais il vient avec un calendrier unique : un grand flux par jour, et non deux. Pour les gens qui vivent et travaillent dans le golfe, comprendre ce rythme est la clé pour garder les navires en sécurité et, peut-être, un jour, transformer le souffle quotidien de l'océan en électricité.