Comment prévoir la visibilité sous-marine ? Houle, période (Tp), marée et optique marine

La majorité des chasseurs sous-marins et plongeurs regardent uniquement la hauteur de la houle ($H_s$). C'est pourtant une erreur majeure : **la période de pic ($T_p$) est le paramètre le plus destructeur pour la visibilité au fond**. Selon la théorie de la houle d'Airy et l'approximation explicite de dispersion de Guo (2002), la vitesse orbitale horizontale de l'eau au contact du fond ($u_b$) s'exprime par : $$u_b = \frac{\pi H_s}{T_p \sinh(k h)}$$ où $h$ est la profondeur d'eau et $k = 2\pi / L$ est le nombre d'onde. À profondeur égale (par exemple 8 mètres) : - Une houle courte de vent ($H_s = 1.2\text{ m}, T_p = 6\text{ s}$) s'atténue exponentiellement avant d'atteindre le substrat. Elle ne remet que très peu de sédiments en suspension. - Une longue houle du large ($H_s = 1.0\text{ m}, T_p = 13\text{ s}$) pénètre jusqu'au fond avec une énergie colossale. La vitesse orbitale $u_b$ dépasse alors immédiatement le seuil critique d'érosion des sables et des limons, transformant le fond en un brouillard laiteux.

Pour déterminer si le fond marin va se troubler, les océanographes calculent la **contrainte de cisaillement combinée vagues-courant** (notée $\tau_{\max}$, en Pascals) formalisée par Richard Soulsby (1997). Tant que $\tau_{\max} < \tau_{\text{crit}}$, les grains de sable et les micro-particules restent immobiles sur le substrat : l'eau reste cristalline. Dès que la contrainte dépasse le seuil critique (environ $0.18\text{ Pa}$ pour un sable fin et $0.35\text{ Pa}$ pour un sable grossier coquillier), une quantité massive de matières en suspension (MES) est injectée dans la colonne d'eau.

Il est fréquent d'observer une visi de 8 mètres depuis la surface mais de ne trouver qu'un mètre de clarté en arrivant sur les 10 mètres : c'est le profil vertical de Rouse. La remise en suspension se produit au fond. Si la houle n'a pas duré assez longtemps pour brasser l'intégralité de la colonne d'eau, ou si une thermocline (stratification thermique estivale) isole les couches d'eau, la turbidité reste piégée dans la sous-couche limite benthique (sur les 2 à 3 premiers mètres au-dessus du sol). Visieau modélise distinctement la **visibilité de surface** et la **visibilité de fond** pour éviter ces mauvaises surprises.

Après un épisode de forte houle, la vitesse de décantation gravitationnelle (Stokes) détermine le temps de clarification : - **Fonds granitiques purs et laminaires** : 12 à 24 heures suffisent pour retrouver une eau limpide. - **Fonds sablonneux moyens** : 36 à 48 heures. - **Baies abritées sablo-vaseuses ou proches d'un estuaire** : 4 à 6 jours sont requis pour que les argiles colloïdales sédimentent.