En mars dernier, des étudiants et chercheurs de l’ISMER et de l'IFREMER (France) ont eu la chance de photographier à l’aide d’un drone le développement d’un vortex près de L’Anse-de-Roche, dans le fjord du Saguenay. On voit ce tourbillon sur la photo ci-contre et plus de détails à propos de cette escapade sont présentés sur le blogue du POLR. 

Il s’agit d’un tourbillon quasi stationnaire ayant un diamètre d’environ un kilomètre et qui tourne dans le sens antihoraire. Ce vortex est particulièrement intéressant et important, car il est très large et très énergétique. En effet, ce vortex occupe environ la moitié de la largeur du fjord et joue ainsi sans doute un rôle important dans la distribution et le mélange des masses d'eaux du fjord. Ce vortex est d'autant plus intéressant du fait qu'il a été observé en hiver de sorte que son mouvement et son énergie peuvent être décrits en analysant les trajectoires des fragments de glace qui le composent. De plus, comble du hasard, ce tourbillon fut observé alors qu'il se trouvait directement au-dessus d’un mouillage océanographique déployé l’été précédent.

Pour mieux comprendre ce vortex, il est important de noter que les mouvements qu’il décrit sont presque exclusivement compris dans la couche de surface qui ne fait que quelques mètres d'épaisseur. Nous ne comprenons pas encore bien ce qui a généré ce tourbillon. Nous pensons qu'il a été généré par l'interaction des courants de marée avec la côte sinueuse et accidentée du fjord, mais il est encore difficile de comprendre pourquoi son mouvement est antihoraire.

La nature de mon stage d'été a donc été d'analyser les images de drone afin de caractériser et de mieux comprendre la physique de ce tourbillon. Pour le traitement, j’ai d’abord géoréférencé les images avec l'outil g_rect sur lesquelles j’ai ensuite calculé les courants par la méthode de vélocimétrie par images de particules (PIV). Ceci est un moyen de déterminer des vitesses de déplacement de particules (ici des fragments de glace) de façon automatique et objective. Pour rendre la PIV la plus précise possible, j’ai amplifié leurs contrastes pour mieux déceler la glace. En effet, comme les témoins du mouvement du vortex sont les fragments de glace, j’ai traité les images afin de différencier la glace de l'eau libre. Les formes des morceaux de glace sont alors mieux définies et cela augmente la capacité de la méthode de déceler les mouvements. La méthode peut ainsi évaluer, image par image, l'évolution de la position d'un ensemble de fragments de glace pour en déduire sa vitesse. C'est un heureux adon qu'il y avait beaucoup de glace distribué sur l'ensemble du tourbillon ce qui a permis de bien le caractériser.

La figure ci-contre montre un exemple du résultat de ces traitements. À gauche, on voit l'image géoréférencée et à droite les courants superposés calculés par la méthode de PIV. Les vitesses maximales atteignent autour de 4 km/h (1,2 m/s) et le tourbillon fait une rotation sur lui-même en 15 minutes environ.

Ces analyses préliminaires nous renseignent sur les propriétés de ce tourbillon, mais le travail de recherche est loin d'être terminé avant de comprendre ce qui a généré ce tourbillon et le rôle qu'il joue sur l'océanographie du fjord du Saguenay et sur son écosystème marin.

Photo principale : Élie Dumas-Lefebvre