Du niveau 0 de la mer...

Le Marégraphe de Marseille

En 1884, le Comité du Nivellement Général de la France, dans le but d’améliorer et uniformiser les données, fait installer à Marseille, au numéro 174 de la Corniche, un marégraphe (mot qui désigne à la fois l’instrument de mesure et le bâtiment qui l’abrite).
Le marégraphe de Marseille, aujourd’hui classé monument historique, fut mis en service en 1885 pour mesurer le niveau 0 de la mer, étalon pour établir le 0 de toutes les cartes marines françaises tout en servant à indiquer l'altitude zéro pour les reliefs terrestres pour l'ensemble du territoire français et base des mesures géodésiques en France et dans le Monde.
Le niveau 0, dit 0 du Nivellement Général de la France (NGF) a été fixé officiellement en 1897, d’après des mesures effectués du 1-2-1885 au 1-1-1897 par ce marégraphe. Il y est marqué par un rivet de bronze (dont la calotte est constituée d'un alliage extrêmement résistant de platine et d'iridium) qui a été enchaîné dans une plaque de granit scellée dans les rochers à une cote de 1,68 mètre au-dessus du niveau de la mer. Le marégraphe continuera de suivre avec précision les oscillations de la mer jusqu’en 1997, date de son remplacement par un « marégraphe numérique » ; ce niveau 0 sera réactualisé au moins 3 fois. Si le principe du marégraphe est simple - il s’agit d’un mécanisme allemand, inventé par Pape et Denner, muni d’un flotteur qui est placé dans un puits -, la difficulté relève dans les paramètres à mesurer pour étalonner ce marégraphe. En effet, ce que l’on sait moins c’est que l’on y mesurait aussi la température et la salinité de l’eau de mer, données indispensables pour le calcul de la densité qui servait à corriger les mesures du niveau 0.
En effet, le calcul du niveau moyen du 0 nécessitait, en parallèle aux enregistrements du marégraphe lui-même, la mesure quotidienne des différents paramètres suivants comme facteurs correctifs : la température de l’eau de mer, la pression barométrique, la vitesse et direction du vent, la pluviométrie et des commentaires comme l’état d’agitation de la mer, estimé visuellement par le gardien du marégraphe (toutes ces mesures sont conservées par l’IGN, Institut Géographique National). Alors, d’aucuns vont penser "voilà des données pour mesurer l’augmentation de la température des eaux de mer", mais c’est sans compter sur les tribulations des conditions de mesures… et la précision du thermomètre. La température était mesurée dans un canal n’ayant qu’une étroite ouverture avec l’eau de mer libre, situé sous une pièce froide donnant des températures alors inférieures aux normales en eaux libres, puis cette pièce sera chauffée en hiver entre 1893 et 1913, et enfin des thermomètres différents ont été utilisés au cours de la période de mesure entre 1975 et 1983. D’ailleurs, ce qui importait aux opérateurs était de savoir quelle était la densité de l’eau de mer dans le puits, car la densité influençait la position du flotteur, donc l’estimation du niveau moyen des mers, et non la température réelle de l’eau de mer du golfe de Marseille. Cependant, une fois des corrections apportées aux mesures des thermomètres utilisés, les températures quotidiennes enregistrées confirment bien une tendance à l’augmentation, sans oublier que la rareté de telles données implique que l’on en tienne compte.

Le niveau de la mer, on le sait, varie à chaque instant. Sous la double attraction de la Lune et du Soleil, combinée avec la rotation de la Terre sur elle-même, les eaux de la mer sont soumises à des oscillations périodiques complexes : marées journalière, mensuelle, annuelle, séculaire.

A ces oscillations viennent s’ajouter les mouvements plus ou moins irréguliers produits par le vent ou causés par les variations de la pression barométrique ; les courants provoqués par les différences le température et de salure de l’eau entre les diverses régions du globe, notamment entre le pôle et équateur ; enfin, les perturbations apportées par la configuration même des côtes à la propagation de ces diverses ondes. La connaissance de ces mouvements — dont nous observons seulement la résultante — est d’une importance capitale pour la navigation et pour les travaux maritimes. La détermination du niveau moyen (moyenne des hauteurs successives de l’eau en un point donné) ne présente pas moins d’utilité. C’est au niveau moyen de la mer, en effet, que sont rapportés la plupart des nivellements. La variation lente, avec le temps de ce niveau moyen dans un même lieu, mettra en évidence les déplacements relatifs du sol et des eaux dans la suite des années, et fournira de précieuses indications touchant l’avenir réservé aux continents actuels. D’autre part, en rattachant au réseau général des nivellements, les cotes obtenues, on en déduira les hauteurs relatives des différentes mers les unes par rapport aux autres, et, par suite, la direction et la vitesse des courants marins.L’observatoire marégraphique de Marseille.

En raison de l’intérêt qu’elles présentent, ces questions sont étudiées depuis longtemps dans un assez grand nombre de stations échelonnées sur toutes les mers. Les observations y sont faites, soit directement sur une échelle de port fixée à un mur de quai, soit au moyen d’appareils spéciaux, connus sous le nom de marégraphes, qui enregistrent, sur un cylindre mû par une horloge, les mouvements d’un flotteur placé dans un puits communiquant avec la mer. La détermination du niveau moyen s’effectue ensuite, soit à l’aide de formules, soit plus simplement en mesurant avec un planimètre l’aire des diagrammes fournis par l’appareil et en calculant la hauteur du rectangle équivalent, de même base. Mais, pour ce qui regarde spécialement le niveau moyen, il est peu de stations ni laissant à désirer sous quelque rapport. lei, c’est un fleuve qui déverse, à la surface de la mer, des eaux douces plus légères, créant une surélévation anormale du niveau. Ailleurs, c’est le mode même d’observation qui n’offre pas toute l’exactitude désirable.
Aussi, pour fournir une base aussi précise que possible aux nivellements de haute précision du nouveau réseau fondamental, en cours d’exécution depuis 1884, le comité du nivellement général de la France a-t-il proposé de créer à Marseille, sur un point dégagé de la côte et à l’abri des eaux douces,une nouvelle station marégraphique où l’on mettrait à profit les moyens les plus perfectionnés pour l’enregistrement des mouvements de la mer et pour la détermination du niveau moyen. L’administration des travaux’ publics ayant adhéré à ces vues, le projet a reçu son exécution, et la France possède aujourd’hui un établissement modèle, supérieur à toutes les installations du même genre existant à l’étranger.
La figure 1 donne une vue d’ensemble, la figure 4 un plan et une coupe des bâtiments qui ont été construits en 1883 et 1884 par les ingénieurs du port de Marseille.L’observatoire marégraphique de Marseille, l’installation des instruments a été faite sons la direction de M. Ch. Lallemand, ingénieur des mines, secrétaire du comité du nivellement. L’appareil principal, représenté figure 2, est un marégraphe totalisateur 1, système Reitz, modifié sur les indications de M. Ch. Lallemand et construit par M. Dennert d’Altona. Il présente cette particularité essentielle — d’où il tire d’ailleurs son nom — de faire lui-même, à l’aide d’un planimètre 2, et dont la figure 3 montre la disposition, le calcul de l’aire des diagrammes au fur et à mesure de leur production ; ce qui simplifie énormément le travail tout en augmentant beaucoup les garanties d’exactitude.
Les courbes de marée sont tracées, en double exemplaire, sur une bande de papier couché, recouvert d’une très légère couche d’un vernis noir à l’encre de Chine. Des pointes de diamant, portées sur une crémaillère actionnée par le flotteur, écornent légèrement la pellicule de vernis et gravent ainsi sur le papier un sillon blanc d’une netteté et d’une finesse extrême. La figure 5 en donne un spécimen.
Enfin l’installation est complétée par un baromètre et un thermomètre enregistreurs, et par un baromètre et un thermomètre étalons. Les indications relatives au vent et à la pluie tombée sont prises à l’observatoire de Marseille, mieux situé pour ce genre d’observations.

A. LALLEMAND, Ancien élève de l’École polytechnique.

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