Introduction : l’étude des Planctons permet la mise en avant d’une qualité de l’eau, de l’air et des milieux de vie. Les techniques du génie urbain et les sciences de l’environnement ont pour sujet d’étude :

-Les sciences de l’eau : Notions sur le cycle de l’eau, les réserves en eau au niveau de la planète (mers et océans, cours d’eau et lacs, glaciers et neiges, nappes souterraines), les flux entre les réserves (précipitations, ruissellement, évaporation, évapotranspiration, infiltration…), les perturbations du cycle (perturbations du ruissellement, diminution du volume des nappes, détournement des cours d’eau, et rétention, consommation excessive, pollutions et eutrophisation, inondation et désertification…).

-La climatologie : Notions de base sur la climatologie et les interactions entre les activités humaines et le climat (pollutions atmosphériques, émissions de gaz à effet de serre, rejet de CO2, perturbations de la couche d’ozone, réchauffement

climatique…). Influences réciproques du climat et de la forme urbaine : problématique de la thermique urbaine, effet Venturi, rôle des espaces verts dans le climat urbain, etc.

-La connaissance des sols : Typologie des sols, pédologie, zones à risques naturels : glissements de terrains, sismicité, avalanches… Mécanismes d’inondation, pollution des sols…

- Océanographie : Les vents, les marées et courants, hauteurs d’eau (coefficients, amplitudes, profondeurs et niveaux, cartes, règle des douzièmes, annuaires, sondes, pied de pilote, vagues, effets de fonds, etc.),

Lien vers les pages (explications) de la fête de la Science de Lorient 

Source : Observatoire du Plancton 2015 ; schéma réalisé d'après un fond réalisé par Cap vers la Nature

Le changement climatique : quel impact sur les villes ?

La tendance à l'imperméabilisation croissante des surfaces urbaines, à l'urbanisation des zones d'infiltration périurbaines (sous l'effet de l'urbanisation) et à l'urbanisation croissante en zone inondable est de nature à augmenter la vulnérabilité aux risques d'inondation. Cette imperméabilisation des sols du au phénomène d'étalement urbain n'est pas sans conséquences négatives sur la ruralité, et les paysages, la biodiversité (via pollution et sols artificialités) ou sur les dépenses publiques pour entretenir les zones pavillonnaires. L'étalement urbain entraîne des migrations pendulaires qui génèrent d'importantes émissions de gaz à effet de serre.

En matière architecturale, urbanistique, technique, on a tendance à reproduire les conceptions du moment et  raisonner à l'aune des besoins du passé connu.

La morphologie de la ville et sa géométrie "3D", influencent le stockage d'énergie est un véritable piège radiatif. Ainsi l'ilot de chaleur urbain est créé par le fait qu'il se refroidit plus lentement que l'air de la "campagne".

Quelles solutions mettre en oeuvre pour diminuer ce phénomène ?

Une problématique d'adaptation dans le domaine de l'urbanisme et du cadre bâti  aux effets du changement climatique : trois leviers d'actions permettent de lutter contre les effets du changement climatique en milieu urbain : 

I/ La végétalisation

- Végétaliser (la ville, les toits, les murs...) et renforce la présence de l'eau dans les centres urbains (circuits d'eau...) et limiter l'artificialisation des sols.

II/ Les Infrastructures Urbaines

- Développer les surfaces et matériaux à fort albédo (1) limitant l'absorption du rayonnement solaire pour constructions, revêtements routiers (pavés à hauts albédo, zones de rafraîchissement accessibles à tous, amélioration du cycle naturel de l'eau en milieu urbain,  etc.),

- La morphologie urbaine : choisir des formes urbaines limitant les îlots de chaleur, couloir éoliens..., faire appel à l'architecture bioclimatique.

III/ Limiter la chaleur anthropique :

   A / Comment décliner au plan territorial du Plan Climat Energie (PCET) des orientations en matière de réduction de la vulnérabilité des villes ou des territoires ?  Ces outils de la planification urbaine doivent permettre de :

- favoriser la mixité des usages, développer le transport actif et les transports en commun, limiter l'accès des automobiles (et réduire le parc automobile) :

- restreindre l'étalement urbain.

    B / Comment prendre en compte du réchauffement climatique dans les documents d'urbanisme (SCOT, PDU, PLU, etc.. ) ?

Selon les experts du GIEC, l'augmentation la plus probable des températures serait comprise entre 2,4 °C et 2,8°C. Le Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat a publié le cinquième rapport en avril 2014. L'adaptation au changement climatique est donc inévitable et doit donc être pris en compte par tous les aménageurs locaux dont les collectivités locales.

En France, c'est le Grenelle qui a marqué un véritable courant sur la question de l'impact du changement climatique. Depuis 2000 cette question est intégrée dans les législations européennes et françaises. Les modalités d'intégration de l'adaptation au changement climatique dans les documents de planification.

Les effets graduels du changement climatique sur les villes  appelle à une réflexion prospective de long terme (horizon 2013, 2015 voire au delà).

Les conséquences en contexte urbain : hausse des températures, vagues de chaleur, risques de submersion marine impliquant des plans de réaménagement, restriction des ressources en eau  pour les agglomérations. Le phénomène d'Ilots de Chaleur Urbain (ICU) est accrue par les vagues de chaleur. Un phénomène dû à l'urbanisation, qui freine l'évaporation, génère une forte absorption du rayonnement solaire et ralentit le rafraîchissement par les vents...

L'effondrement actuel de la biodiversité est considéré par les scientifiques comme une crise majeure et cette dynamique sera amplifiée par le changement climatique. Les causes de cet effondrement de la biodiversité met en question le mode de développement des villes : 

-Pollution (de l'air, de l'eau, des sols)

-Fragmentation et destruction des habitats (accélérée par la mondialisation des échanges)

La  ville durable devra  intégrer les services rendus par les écosystèmes :

La ville durable devra être robuste à un climat changeant ; elle pourrait ainsi intégrer en toute synergie les questions de nature en ville, de limitation des îlots de chaleur urbains, de maintien de la trame verte et bleue dans le cadre plus global d'une amélioration de la qualité de vie urbaine. Le renforcement des écosystèmes jusqu'en milieu urbain doivent être identifiés afin de reconnaître les services (gratuits) rendus à la collectivité :

-Service d'approvisionnement : alimentation, pollinisation, énergie, etc,

-Service supports : régulation des inondations, contrôle biologique des parasites

-Services culturels : valeur spirituelle et esthétique

(1) "Par définition, l'albédo est une valeur comprise entre 0 et 1 : un corps noir parfait, qui absorberait toutes les ondes électromagnétiques sans en réfléchir aucune, aurait un albédo nul, tandis qu'un miroir parfait, qui réfléchirait toutes les ondes électromagnétiques sans en absorber une seule, aurait un albédo égal à 1."

Les cartes météo en temps réel : Cotweb (lien)

Extrait d'un cours d'océanographie. Auteur Xavier GEORGE, Ingénieur Aéronautique.

Les Glénans du 16 au 20 Août 2016. Stage WinSurf Niv. 5 (Iles Glénans Concarneau)

Les cartes sont au service de la connaissance des territoires terrestres et maritimes

Construire une carte :

Echelle d'une carte : 

Toute carte constitue obligatoirement une réduction par rapport à la réalité du terrain

1/ Définition : l'échelle est un rapport constant entre les longueurs mesurées sur la carte et les longueurs correspondantes mesurées sur le terrain.

Pour simplifier, le numérateur est ramené à 1 et on s'efforce de donner une valeur arrondie au dénominateur.

-"La très grande échelle" : carte cadastrale : 1 : 1000

1 centimètre sur la carte équivaut à 1000 centimètres sur le terrain, soit 10 mètres.

-"Grande échelle" : carte topographique IGN : 1: 25 000

1 centimètre sur la carte équivaut à 25 000 centimètres sur le terrain, soit 250 mètres

-"Petite échelle : carte Michelin : 1 : 200 000

1 centimètre sur la carte équivaut à 200 00 centimètres sur le terrain, soit 2 kilomètres.

Remarque : une carte à grande échelle ne représente pas un vaste territoire comme on serait tenté de le penser mais un territoire agrandi par rapport à une carte à petite échelle : généralement, les cartes à grande échelle représentent de petites surfaces terrain mais une une résolution spatiale montrant beaucoup plus de détails.

2/ Comment préciser l'échelle : 

L'échelle d'une carte peut être exprimée de différentes manières,

- un ratio : 1 : 10 000

- une expression : 1cm représente 100 mètres

- de manière graphique, par une barre d'échelle : 0____100________________500m (Ech : 1:10 000)

source : CFPPA La Côte-Saint-André - formation aux logiciels SIG par Antoine LENOËL

La bathymétrie :

Exemple d'exploitation sous SIG des informations : corrélation entre la bathymétrie* et la densité Planctonique d'un milieu aquatique océanique

Lien communiqué par Pierre Mollo biologiste marin. sous Altimetry and phytoplancton

*Définition : La bathymétrie est la science de la mesure des profondeurs et du relief de l'océan pour déterminer la topographie du sol de la mer. Une convention utilisant des codes de couleur permet de cartographier les fonds marins de manière standardisée. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Bathymétrie

Géodésie et sémiologie graphique

LA CARTE MARINE est une image réduite, conventionnelle, géométriquement exacte et plane d’une partie de la surface de la terre. C’est une image d’une partie d’un paysage vue d’en haut. Il n’y a pas de notion de relief dans ce cas. Il faut alors le rajouter (courbes de niveau et lignes de sonde). 

Par convention internationale, la partie Nord du paysage est toujours représentée en haut de la carte, le Sud en bas, l’Est à droite et l’Ouest à gauche.

Source : code Rousseau- Extension Hauturière

La sémiologie graphique d'une carte :

La sémiologie graphique est, de façon générale, l'ensemble des règles qui régissent la construction d'un système de signes ou langage permettant la traduction graphique d'une information. Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9miologie_graphique

Source : code Vagnon - permis plaisance, option côtière. 2015

Les mesures : 

Source : code Rousseau- Extension Hauturière

Porter et relever un point sur une carte 

Les projections : 

Le choix d'une projection et le passage d'une projection à une autre comptent parmi les difficultés mathématiques que les cartographes ont dû affronter. L'informatique a apporté des outils de calcul puissants pour traiter ces problèmes.

Lecture et appréhension des méthodes de navigation sur des cartes ORTHODROMIQUES et LOXODROMIQUES et des systèmes de projection associés : respectivement en projection gnomonique et en projection de Mercator…

Une route orthodromique entre deux points de la surface terrestre est représentée par le trajet réél le plus court possible entre ces deux points. Attention, il ne faut surtout pas représenter l'orthodromie par une ligne droite sur une carte ! Si vous faites cela, vous tracez une route LOXODROMIQUE et non orthodromique... 

Explication : l'orthodromie est calculée sur une sphère. Or, sur une carte classique (projection cylindrique), les surfaces et les proportions sont déformées et faussées (surtout lorsque l'on s'approche des pôles).

Cette carte utilisée en 1927 par Charles Lindbergh (1902–1974) permit à l'aviateur américain de réaliser le premier vol en solo et sans escale au-dessus de l'océan Atlantique le 21 22 mai 1927.

Il s'agit de la projection gnomonique : un tracé en ligne droite entre New York et Paris sur la projection gnomonique lui a permis ensuite de transférer les points de cette ligne, selon des intervalles réguliers (de cent miles), sur la projection de Mercator ; il a ensuite connecté ces points à l'aide de lignes droites. Pour chaque point, il a alors indiqué la distance par rapport à New York et le cap magnétique jusqu'au prochain changement d'angle afin de suivre une route ORTHODROMIQUE.

Donc, il ne faut pas suivre un cap fixe (et faire une route LOXODROMIQUE) pour aller le plus "vite" possible d'un point à un autre : le cap varie lorsque l'on suit une route ORTHODROMIQUE, mais reste le même si on suit une route loxodromique. Le GPS (inexistant en 1927) permet de calculer en temps réél ce cap puisqu'il connait à chaque instant votre position exacte...

Compilation d'informations réalisée d'après des sources internet : liens 1 et 2

Cartographie sous-marine utilise des techniques de géo positionnement par GPS : 

Commentaire : Dans le domaine technologique, par exemple dans le cadre de l'implantation de câbles fibres en optique en milieu sous-marin, la position s'exprime jusqu'au "millième", soit une précision métrique, voire decimétrique ou même centimétrique.

Source : Département d'Ingénierie et d'Expertise (DIE) Orange Marine 2008 /

auteur : Thomas Dupont, concepteur cartographe

Les systèmes légaux de projection et leurs systèmes géodésiques associés : 

La géodésie est la science qui a pour but d'étudier la forme et les dimensions de la Terre, d'étudier le champ de pesanteur ainsi que leur variation.

Les coordonnées géographiques d'un point M, permettant de le localiser sur l'ellipsoïde sont : 

- La longitude géodésique, exprimée en degrés ou en grades, qui est l'angle du lieu avec le méridien d'origine.

le méridien origine est le méridien de l'observatoire de Paris

le méridien origine est le méridien de l'ancien observatoire de Greenwich pour le système international.

- La latitude géodésique, exprimée en degrés ou en grades, qui est l'angle que fait la normale en un point à ellipsoïde avec le plan de l'équateur.

Exemple : dans les systèmes géodésiques WGS1984 et RGF1993, la position du point (rouge sur la carte du S.H.O.M. 9999 ci-dessu) est située à 47°20,2' de latitude Nord et à 003°06,6' de longitude Ouest.

Commentaire : une position en latitude et longitude s'exprime en degré °, minute' et dixième de minute et éventuellement centième de minute en navigation marine. 

Source : code Rousseau- Extension Hauturière

Note : WGS84 signifie World Geodetic System, créé en 1984

La projection cartographique est un ensemble de techniques géodésiques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une carte.

Les coordonnées de projection : le problème qui se pose consiste à représenter dans un plan, la surface courbe de la terre.

Ceci est impossible sans provoquer des déformations (on parle "d'altérations") des longueurs, des angles, et des surfaces. (imaginez la peau d'une mandrine que l'on veut appliquer à plat sur une table...)

L'objectif d'une projection est de réduire autant que possible ces altérations.

On distingue :

-Les projections conformes qui permettent la conservation des rapports d'angles sur une carte par rapport à la terre

-Les projections équivalentes qui assurent la conservation des rapports de surface.

Exemples de projection cylindrique :

Projection de Mercator (conforme)

Projection UTM* (conforme)

*Transverse Universelle de Mercator ou UTM

L'UTM est un type de projection conforme de la surface de la terre. C'est une projection cylindrique où l'axe du cylindre croise perpendiculairement l'axe des pôles de l'ellipsoide terrestre au centre de l'ellipsoide (Cf dessin entouré en rouge). C'est un système de référence géospatiale qui permet d'identifier tous les points de la terre.

Remarque : Les altérations sont d'autant plus réduites que :

- l'on travaille à grande échelle (1 : 25 000, 1 : 5000, etc.) ; 

- le territoire représenté est peu étendu

Souvenez-vous des déformations importantes constatées lorsqu'on représente, avec la même projection, des continent entiers, sur des cartes à très petit échelle.

Source : code Vagnon - permis plaisance, option côtière. 2015

La salinité de l'eau de mer

La salinité en ppt (part per thousand) est la quantité en grammes de sels secs dissous dans un kg d'eau de mer. La salinité naturelle varie de 10 ppt dans la Baltique à 40 ppt dans la Mer Rouge. Elle est de 20 à 34 ppt dans la mer du Nord, et de 30 à 35 ppt dans les mers tropicales. 

Qu'est-ce que la densité ?

La densité théorique est le rapport de la masse volumique (kg/m3) de l'eau de mer considérée, à celle de l'eau distillée à 4°C à la pression atmosphérique normale. La densité est un nombre sans dimension, fonction inverse de la température : plus une eau est chaude, moins elle est dense.

Ceci peut paraître anodin, mais en fait explique l'existence des grands courants sous-marins tels le Gulf Stream qui en retour régulent l'équilibre climatique sur toute la terre, en favorisant les échanges thermiques entre les pôles et l'équateur. En effet les eaux de surface refroidies au contact des glaciers polaires, voient leur densité augmenter, elles s'enfoncent ainsi profondément et génèrent des courants qui s'étendent sur des milliers de kilomètres.

Les courbes ci-dessous sont calculées à l'aide de l'équation d'état internationale de l'eau de mer 1980 (EOS-80). Chaque courbe correspond à un densimètre étalonné à une température différente, la lecture étant faite à cette même température. Ne pas confondre l'ordonnée ici sans dimension, il s'agit d'une valeur lue au densimètre avec la masse volumique vue plus haut en g/cm3 même si les valeurs sont proches.

Source : http://www.recif-france.com/Articles/Debuter/Salinite.html

On peut décomposer les courants marins en deux phénomènes d'origine et de caractéristiques bien distinctes:

A/ les courants appelés " courants radiationnels ", dont l'origine est le rayonnement solaire, responsable de phénomènes tels que le régime des vents, le cycle des saisons, les perturbations météorologiques, ou encore les variations spatiales de densité des océans pouvant générer des mouvements au sein des masses d'eau.

B/ les courants de marée aussi dits " courants gravitationnels ", dont l'origine est la force génératrice des marées, elle-même liée principalement à l'attraction newtonienne entre la Terre, la Lune et le Soleil. Ils peuvent atteindre des vitesses ponctuelles très élevées (de l'ordre de la dizaine de noeuds), comme au Raz Blanchard.

Les courants marins (liens) vers vidéo

Les courants marin climat  (lien)

On distingue deux types de courants ayant pour origine le rayonnement solaire :

Les courants de Surface : les courants océaniques de surface sont généralement provoqués par le vent ; 

ils sont typiquement orientés dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens anti-horaire dans l'hémisphère sud, du fait de la répartition des vents. 

Dans les courants provoqués par les vents, l'effet de la force de Coriolis se traduit par une déviation angulaire par rapport aux vents qui en sont à l'origine. 

Les courants Profonds : les vents n'ayant plus d'influence après 300m de profondeur, 

Ces courants sont basés sur des différences de température (l'eau froide est plus dense que l'eau chaude) 

et de salinité (l'eau salée est plus dense que l'eau douce), entre les différentes couches de l'océan. 

Les plus profonds portent le nom de courant thermohalin et ceux qui vont un peu moins en profondeur portent le nom de circulation thermohaline. 

Rôle des courants marins : Ils jouent un grand rôle dans le climat mondial, notamment en régulant et dispersant la chaleur des continents qu’ils bordent et en entretenant l'humidité de l'air (cycle de l'eau). 

En effet, l'ensoleillement est réparti de manière inégale sur la Terre, le rôle du courant marin sera donc d'essayer d'égaliser au maximum cette différence. 

Ils distribuent de grandes quantités d’énergie / chaleur des régions chaudes vers des zones plus froides grâce à leur forte inertie thermique. 

Les eaux chaudes de surfaces peuvent donc réchauffer une région, et inversement. 

L’océan joue donc un rôle important pour la régulation du climat et il assure un transport de chaleur des régions tropicales vers les pôles tout aussi important que l’atmosphère.

Ces " courants gravitationnels " liés principalement à l'attraction newtonienne entre la Terre, la Lune et le Soleil

La prévision des courants de marée

Dans les zones où la marée a un caractère semi-diurne régulier, les étales de flot et de jusant sont décalées d'un temps déterminé par rapport à l'heure de la pleine mer au port de référence convenablement choisi. On dit que le courant reprend la même phase aux diverses "heures de marée" du port de référence.

Nous parlerons par la suite d'heures de marée dans la prévision des courants alternatifs. Ces heures sont des heures temps moyen, comptées de 6 heures avant à 6 heures après la pleine mer au port de référence. Ces heures de marée ne doivent pas être confondues avec celles de la hauteur de marée données par la règle des douzièmes. Cette règle dit qu'entre la basse et la pleine mer (et inversement au descendant) le niveau de l'eau progresse de la manière suivante sur les 6 heures, pour une amplitude de la marée de hauteur h:

la mer monte de h.1/12 pendant la première heure,

elle monte de h.2/12 pendant la deuxième heure,

elle monte de h.3/12 pendant la troisième et la quatrième heure,

elle monte de h.2/12 pendant la cinquième heure,

elle monte de h.1/12 pendant la sixième heure.

La direction du courant

Les directions du courant en vive-eau et en morte-eau sont habituellement identiques pour de mêmes "heures de marée" du port de référence. Lorsqu'une seule direction de courant est fournie dans un document, sauf indication contraire, il s'agit de la direction en vive-eau.

La vitesse du courant

Le courant est caractérisé par sa vitesse maximale atteinte, appelée "amplitude". Cette vitesse dépend essentiellement de l'immersion et de l'amplitude de la marée ( correspondant au coefficient de marée ).

Source : Internet

Bases de conception d'un projet de navigation à l'Estime