Experimental study of the Rhone plume. Part I: Physics and dynamics

The complicated dynamic processes occurring when fluvial waters mix with marine waters control the nature and the fluxes of materials exported tay rivers to the sea. Understanding these processes is of primary importance in evaluating budgets. In wide-open estuarine situations these processes take place under the influence of an intense turbulence induced by tides. Conversely, the Rhone waters spread into the Mediterranean Sea in the form of an easily distinguishable buoyant plume often extending far offshore from the mouth of the river. The aim of this study is to describe the dynamic and hydrological fields on the basis of eulerian VHF radar mapping of surface currents coupled with lagrangian in situ physical or geochemical measurements. This paper focuses mainly on physical processes. Data analysis provides an insight into the typical scales of variability of the phenomena, either vertically or horizontally. It is shown that morphological fluctuations can occur (mainly in orientation and offshore extent) according to wind and outflow forcing conditions, and that the vertical structure variations can range from an almost unaltered two-layer distribution to an evolving and deepening mixed layer situation, or even to a more complex superimposed multi-layered structure. The simultaneous examination of radar maps and lagrangian drifter tracking allows the main dynamic tendencies of the Rhone plume to be sketched out.La zone de mélange entre les eaux d'un fleuve et les eaux marines est le siège de processus dynamiques complexes qui conditionnent la nature et les flux de matières apportées au milieu marin. La compréhension de ces mécanismes est primordiale pour effectuer des bilans. Contrairement aux estuaires où la dilution est induite par une turbulence intense entretenue par les flux entrant et sortant de marée, les eaux du Rhône s'épanchent en Méditerranée sous forme d'un panache flottant sur de grandes distances au large de l'embouchure. L'objet du présent travail est d'appréhender les champs dynamiques et hydrologiques de cette structure au moyen de cartographies de vitesses eulériennes de courant superficiel par radar VHF et au moyen de mesures lagrangiennes in situ physiques et géochimiques. Cet article est consacré aux processus physiques. L'analyse des données permet de cerner la variabilité du phénomène, tant horizontale que verticale. Les fluctuations de morphologie (orientation et extension vers le large) du panache en fonction des conditions météorologiques et de débit fluvial sont mises en évidence, ainsi que les variations de sa structure verticale, allant d'une structure bicouche pratiquement non altérée à une couche bien mélangée, de caractéristiques en évolution et d'épaisseur croissante, ou à une superposition multicouche plus complexe. L'examen simultané des cartes de courant et des données physiques lagrangiennes permet de dégager les grandes tendances du fonctionnement dynamique du panache du Rhône