Professeur à l'Université du Québec à Rimouski, Daniel Bourgault a observé la naissance d'un phénomène nommé «vagues internes» ou «sous-marines», puisqu'elles se propagent sous l'eau.

Vagues géantes en plein fjord

LES PERCÉES SCIENTIFIQUES EN 2016 / Une vague de 8 mètres de hauteur? Pas en pleine mer, mais dans le fjord du Saguenay? Vraiment? Daniel Bourgault a dû passer un drôle de temps des Fêtes, rempli de sourcils circonspects et de sourires figés, s'il a parlé de ses recherches en océanographie lors de ses soupers de famille. Car c'est bien cette découverte en apparence difficile à croire qui lui a valu une publication dans la prestigieuse revue savante Nature Communications en 2016.
Professeur à l'UQAR, M. Bourgault a observé, fait très rare, la naissance d'un phénomène nommé «vagues internes» ou «sous-marines», puisqu'elles se propagent sous l'eau. Un peu comme les vagues «standards», qui surviennent là où deux fluides de densités différentes (l'air et l'eau) entrent en contact, ces vagues sous-marines se forment aux endroits où deux «couches» d'eau se rencontrent.
«Dans le Saguenay, les premiers 5 à 10 mètres d'eau sont beaucoup moins salés que ce qui est en dessous, et la transition est très rapide, c'est coupé au couteau», explique M. Bourgault. La différence de densité entre l'eau douce et l'eau salée n'est pas énorme (1010 kg/m3 pour l'eau douce, 1020 kg/m3 pour l'eau de mer), mais c'est suffisant pour permettre à des vagues internes de se former. On sait que ces dernières sont omniprésentes dans les océans et qu'elles joueraient même un rôle important pour les écosystèmes, puisqu'elles contribueraient à rebrasser les sédiments qui se déposent sur les fonds marins. Elles atteignent en outre des tailles beaucoup plus grandes que les vagues de surface, souvent de plusieurs dizaines de mètres de hauteur.
Mais malgré leur importance, on ignore presque tout sur leurs origines. Si les vagues de surface sont entièrement causées par l'action du vent, celui-ci ne souffle évidemment pas sous l'eau et les mécanismes de formation des vagues sous-marines, difficiles à détecter et à étudier, sont très débattus en science.
«Au bon endroit au bon moment»
Et pour tout dire, ce n'était pas pour croquer sur le vif la «naissance» d'une de ces vagues sous-marines que M. Bourgault s'était rendu dans le fjord en face de L'Anse-de-Roche, en 2015, dans un bateau équipé de sonars détectant les subtiles différences de densité de l'eau. «Ça fait des années que j'étudie les vagues internes, mais on était là, au départ, pour observer ce qui leur arrive quand elles frappent une paroi rocheuse. [...] Ça faisait une semaine qu'on était là, on voyait plein de vagues internes, mais il n'y avait rien de bien excitant. C'est vraiment en analysant les données par la suite qu'on a compris.»
Compris que leurs sonars avaient pris des images d'une vague sous-marine juste au moment où elle apparaissait. Compris qu'ils avaient été au proverbial «bon endroit au bon moment». Et compris qu'ils venaient de documenter un mécanisme de formation de ces vagues qui n'avaient encore jamais été observé dans la nature.
Il s'agit d'un «forçage frontal», comme l'écrivent M. Bourgault et les deux coauteurs de l'étude parue dans Nature Communications, Peter Galbraith (Pêches et Océans Canada) et Cédric Chavanne (UQAR). «Ça veut dire, en gros, qu'à la rencontre de deux courants qui ont des températures et des salinités différentes, et donc des densités différentes, un des deux courants va s'insérer en dessous de l'autre», explique l'océanographe. C'est ce qui a créé la vague interne qu'ils ont observée, qui faisait 7,4 mètres d'amplitude (centrée sur une profondeur de près de 8 mètres).
«Il y avait déjà eu des expériences sur les vagues internes en laboratoire qui ressemblaient beaucoup à ce qu'on a observé, mais elles concluaient qu'on ne savait pas si ça pouvait se produire en mer. [Mais autrement], sur le coup, c'était vraiment surprenant. Je vais dans des congrès sur les vagues internes et on n'entend jamais parler de ce mécanisme-là», relate M. Bourgault.
Le seul autre processus de formation de vagues sous-marines qui avait été observé en mer jusque-là survient quand un courant de marée pousse de l'eau dense contre un seuil ou contre un obstacle. Mais cela demande que plusieurs conditions soient réunies, ce qui n'est pas le cas partout - alors que les vagues sous-marines, elles, sont présentes partout. M. Bourgault et ses collègues croient que le mécanisme dont ils ont démontré l'existence «sur le terrain» pourrait être beaucoup plus universel, pouvant même fonctionner en eau douce.