Fluctuation des niveaux des Grands Lacs

Apprenez-en plus sur les fluctuations à long terme, saisonnières et à court terme du niveau d’eau des Grands Lacs. Renseignez-vous aussi sur l’effet des vagues générées par le vent sur ces fluctuations.

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• Facteurs influant sur les niveaux des lacs
• Fluctuations à long terme
• Fluctuations saisonnières
• Fluctuations à court terme
• Vagues générées par le vent

Facteurs influant sur les niveaux des lacs

Les fluctuations de niveau d’eau dans les zones non soumises aux marées sont causées par des facteurs naturels et humains. Ces facteurs s’exercent à une échelle temporelle qui se mesure parfois en heures et parfois en années.

Le niveau d’eau des Grands Lacs dépend :

• du débit des émissaires
• de leur capacité de stockage
• de la quantité d’eau reçue par chaque lac
• des procédures d’exploitation des ouvrages régulateurs

Les principaux facteurs naturels influant sur les niveaux des lacs sont :

• les précipitations sur le lac
• l’évaporation à la surface du lac
• les apports d’eau des lacs d’amont
• le ruissellement du bassin hydrographique
• le débit des émissaires qui alimentent les lacs d’aval

Les facteurs d’origine humaine comprennent :

• la consommation d’eau
• le dragage des émissaires
• la régulation du débit sortant
• les dérivations qui apportent de l’eau au bassin ou en retirent

Fluctuations à long terme

Les fluctuations à long terme (pluriannuelles) des niveaux d’eau sont causées par un déficit ou un surplus persistant des apports d’eau. Pour certains lacs, cela peut entraîner des niveaux :

• extrêmement élevés, comme en 1952, en 1973, ainsi que de 1985 à 1986
• extrêmement faibles, comme en 1926 et dans le milieu des années 1930 et 1960

Les données accumulées sur le bassin des Grands Lacs couvrent plus d’un siècle. Mais ils ne mettent en évidence aucun cycle régulier et prévisible. Au fil d’un certain nombre d’années :

• certains lacs seulement peuvent être touchés
• il peut y avoir une variation forte et irrégulière :
• des intervalles entre les périodes où les niveaux sont hauts et où ils sont bas
• de la durée de ces périodes

L’amplitude maximale des niveaux d’eau enregistrée dans un mois va de l’extrêmement élevé à l’extrêmement faible. Dans le cas du lac Supérieur, le niveau varie de 1,2 mètre, contre 1,8 mètre pour les autres lacs.

Les amplitudes de changement de niveau dans les lacs Michigan, Huron, Érié et Ontario reflètent la fluctuation des :

• apports de leur propre bassin
• variations du débit qui alimente les lacs d’amont

Les images suivantes sont des représentations graphiques du niveau d’eau annuel moyen pour chacun des Grands Lacs entre 1918 et 2018.

Fluctuations saisonnières

Les fluctuations saisonnières (d’une année) des niveaux d’eau des Grands Lacs reflètent leur cycle hydrologique annuel. Celui-ci se caractérise par des apports nets dans le bassin :

• plus importants au printemps et au début de l’été
• plus faibles durant la plus grande partie de l’année

L’eau atteint généralement son niveau le plus haut en :

• juin dans les lacs Ontario et Érié
• juillet dans les lacs Michigan-Huron
• août dans le lac Supérieur

L’eau trouve normalement son niveau minimum en :

• décembre dans le lac Ontario
• février dans les lacs Érié et Michigan-Huron
• mars dans le lac Supérieur

Les moyennes mensuelles de niveau d’eau donnent à penser que l’amplitude des fluctuations saisonnières est relativement faible, puisque sa moyenne est d’environ :

• 0,4 mètre pour les lacs Supérieur, Michigan et Huron
• 0,5 mètre pour le lac Érié
• 0,6 mètre pour le lac Ontario

Toutefois, au cours d’une saison donnée, elle peut fluctuer de :

• moins de 0,2 mètre à plus de 0,6 mètre pour les lacs d’amont
• moins de 0,3 mètre à plus de 0,8 mètre pour le lac Érié
• 0,22 mètre à 1,10 mètre pour le lac Ontario

Les images suivantes sont des représentations graphiques du niveau d’eau annuel moyen pour chacun des Grands Lacs entre 1918 et 2000.

Fluctuations à court terme

Les fluctuations des niveaux d’eau à court terme, celles qui durent de moins d’une heure à plusieurs jours, sont produites par des phénomènes météorologiques. Le vent et les différences de pression barométrique à la surface d’un lac peuvent créer des écarts de niveau d’eau temporaires en différents endroits.

Les ondes de tempête sont particulièrement fortes aux extrémités d’un bassin allongé, surtout lorsque l’axe longitudinal du bassin est dans le sens du vent. Dans les lacs profonds, comme le lac Ontario, l’augmentation du niveau d’eau dépasse rarement 0,5 mètre. Mais dans le lac Érié, qui est peu profond, des différences de niveau d’eau de plus de 5 mètres ont été observées entre un bout du lac et l’autre. Même si l’amplitude des fluctuations peut être forte, le volume d’eau que contient le lac ne change que très peu.

Une seiche est une oscillation libre de l’eau dans un bassin fermé ou semi-fermé. Les seiches sont souvent observées dans :

• les lacs
• les ports
• les baies
• pratiquement n’importe quel bassin distinct de taille restreinte

Le graphique suivant montre les niveaux d’eau horaires sur 3 jours, du 11 au 13 décembre 2000, dans 6 stations limnimétriques de la rive nord du lac Érié. On y voit les fluctuations des niveaux de l’eau causées par les tempêtes.

Les stations limnimétriques sont situées à :

• Bar Point à l’embouchure de la rivière Détroit
• Kingsville dans le bassin ouest
• Erieau et Port Stanley dans le bassin central
• Port Dover et Port Colborne dans le bassin est

Vagues générées par le vent

Les vagues engendrées par le vent viennent superposer leur effet aux 3 catégories de fluctuations du niveau de l’eau.

Les ondes de surface peuvent constituer un danger pour la navigation et elles constituent la cause principale de l’érosion des rives. Elles commencent petites, mais à mesure qu’elles descendent plus ou moins dans le lit du vent, elles prennent de la hauteur, s’allongent et accélèrent. Même si les Grands Lacs sont vastes, l’aire de génération de la houle (fetch) qu’ils offrent aux vents fait que les ondes y sont peu développées (sauf par vent faible) et ont tendance à être plus abruptes.

Les caractéristiques des ondes des Grands Lacs comprennent :

• des ondes très peu développées voyageant plus vite que les ondes pleinement développées de même longueur
• des ondes plus longues et plus abruptes dans une mer peu formée que dans une mer entièrement formée
• l’élimination de la houle (vagues longues engendrées par des tempêtes soufflant en des lieux éloignés) puisqu’il s’agit de bassins fermés
• des vagues plus hautes ayant tendance à s’éloigner de la direction du vent pour adopter l’orientation de la plus grande zone de fetch lorsque le fetch est dans un axe substantiellement différent de la direction du vent