Historique de la mesure des marées au Canada

L'historique de la mesure des marées, courants et niveaux d'eau au Canada pour des applications de navigation a toujours été associé de près au Service hydrographique du Canada (SHC). Avant l'établissement formel d'une section des levés marégraphiques à la fin du 19ème siècle, peu avait été fait concernant la mesure systématique des marées ou des courants. Des enregistrements marégraphiques avaient été obtenus dans divers ports majeurs et étaient utilisés pour obtenir des prédictions de marées dans d'autres ports à partir des différences observées. Halifax est un des rares endroits au Canada qui avait des enregistrements bien documentés disponibles pour la période de 1851 à 1852 et de 1860 à 1861. À la fin du 19ème siècle, l'inquiétude concernant le nombre augmentant d'accidents maritimes dans le fleuve Saint-Laurent et le golfe du Saint-Laurent augmente et dès 1884, un comité est formé pour recueillir de l'information sur l'importance de publier des tables de marées pour les eaux canadiennes et le besoin de nouveaux levés marégraphiques. Sous pression, le Gouvernement du Canada autorise finalement, en 1890, des levés marégraphiques additionnels et permet l'achat de trois nouveaux marégraphes et le traitement des enregistrements.

Dr. W. Bell Dawson

La nomination du Docteur W. Bell Dawson comme Ingénieur-en-charge du Levé marégraphique en 1893 marque le début des levés systématiques des marées et des courants dans les eaux canadiennes. Cette décision permettrait d'obtenir une meilleure compréhension des caractéristiques de ces phénomènes marégraphiques au Canada et la capacité de produire des prédictions de marées précises.

Marégraphe

À la fin du 19ème siècle, la station marégraphique autonome typique était équipé de deux puits de tranquillisation bien ancrés le long du mur d'un quai ou d'un caisson. Les puits étaient construits de planches de bois et l'un d'eux renfermait le système de flotteur et de contrepoids pour le marégraphe alors que le deuxième était utilisé pour la jauge à visée. Un abri était normalement construit par dessus les puits sur lesquels étaient installés les instruments mais durant les mois d'hiver il fallait chauffer l'installation à l'aide de lampes à l'huile ou d'un petit poêle, équipement qui souvent ne fonctionnait pas bien et qui produisait de la fumée et des taches qui recouvraient le mécanisme de l'horloge nécessitant des nettoyages fréquents et des réparations occasionnelles. Par conséquent les marégraphes devaient être surveillés constamment pour à la fois alimenter la source de chaleur et maintenir le mécanisme du marégraphe en opération. L'heure de l'horloge devait être ajustée une fois par semaine par l'entremise de messages télégraphiques. Les stations marégraphiques devaient également être visitées régulièrement et un nivellement à l'aide d'un niveau à bulle devait être effectué entre le marégraphe et des repères de nivellement, et ce annuellement.

Dr. Dawson and Jones

Le Docteur Dawson croyait qu'il était extrêmement important d'installer des repères de nivellement et d'établir des niveaux de référence verticaux et il mis beaucoup d'effort pour installer de meilleurs repères de nivellement, recueillir des données marégraphiques, faire du nivellement de précision, documenter les résultats et publier l'information. Ses deux publications "Tide Levels and Datum Planes in Eastern Canada, 1917" et "Tide Levels and Datum Planes on the Pacific Coast, 1923" sont un témoignage de son engagement. Le Docteur Dawson croyait également qu'il était nécessaire de recueillir des observations marégraphiques de courte durée dans le plus grand nombre possibles d'endroits afin de pouvoir faire des ajustements pour établir des prédictions de marées dans les ports secondaires.

Les Tables de marées de 1925 contenaient des données pour environ 350 ports secondaires. La présentation des enregistrements marégraphiques et l'analyse subséquente prenaient beaucoup de temps et ce travail était coûteux avant l'arrivée des ordinateurs. Les premières prédictions calculées pour un port canadien à partir des constantes harmoniques ont été celles de Halifax en 1891. Malgré le fait qu'elles furent publiées, la distribution des tables ne fut que limitée. Il fut alors décidé de fournir les tables de marées sans frais directement aux almanachs de réputation dans l'espoir que cette action améliorerait la distribution. Durant les années subséquentes les tables furent encore fournies aux almanachs, mais étaient également distribuées directement aux journaux et aux compagnies maritimes. La première série de tables de marées imprimée pour le ministère fut celle de Charlottetown, Pictou et St. Paul Island en 1898 et la deuxième série, pour Victoria et Sands Head, fut publiée en 1901. Dès 1907, les tables de marées étaient imprimées en deux volumes, un pour la Côte Atlantique et un second pour la Côte du Pacifique.

Courantomètre

Le Docteur Dawson effectua également des levés sur les courants. En 1894, il entreprit son premier levé sur les courants dans le détroit de Belle Isle et le détroit de Cabot. En 1895, il entreprit un levé dans l'embouchure de l'estuaire du Saint-Laurent entre Gaspé et Mingan et en 1896, le chenal entre l'Île d'Anticosti et le détroit de Belle Isle. L'objectif principal de ces levés était de recueillir de l'information le long des routes de navigation des navires à vapeur et des grands voiliers le long de la côte Atlantique. L'emphase a été principalement dirigée sur l'obtention des mesures des courants de surface jusqu'à une profondeur de 18 pieds (5,5 m) alors que ces courants avaient un effet direct sur le mouvement des navires. À partir de ces mesures directes des courants et de d'autres propriétés physiques des eaux recueillies durant ces trois années, il fut possible pour le Docteur Dawson de fournir des informations, beaucoup attendues, aux communautés marines et scientifiques. Le Docteur Dawson a activement sollicité les connaissances locales des pêcheurs et des capitaines de navires sur les courants et a exhaustivement utilisé ces informations dans plusieurs de ses rapports pour décrire les caractéristiques des courants.

L'installation d'appareils pour mesurer le niveau d'eau des eaux intérieures a également joué un rôle important au Canada. Considérant l'importance économique de la navigation sur le système des Grands Lacs et du haut Saint-Laurent il n'est pas surprennent d'apprendre que des enregistreurs de niveau d'eau ont été installés dans cette région, également vers la fin du 19ème siècle. Des données obtenues d'échelles de niveau d'eau au canal de Beauharnois près de Montréal, malgré qu'elles ne sont pas continues, datent de 1845. Des lectures journalières prises sur une base annuelle à partir d'échelles de niveau à l'Écluse No 1 du canal de Lachine ont débutées en 1856. Ces lectures étaient normalement prises par le maître-éclusier sous l'autorité du Ministère des Canaux et des chemins de fer. En 1906, l'enregistrement continu des niveaux d'eau dans les Grands Lacs à l'aide d'enregistreurs automatiques a débuté sous la charge du Ministère des Travaux publics afin de supporter le programme de nivellement du canal de navigation de la Baie Georgienne. Des enregistreurs automatiques furent également installés dans le bas Saint-Laurent afin de supporter le programme de nivellement du canal de navigation entre Montréal et Québec en 1912 et sur le haut Saint-Laurent en 1915. Dès 1930, 19 enregistreurs automatiques étaient en opération dans les Grand Lacs, et 25 dans le fleuve Saint-Laurent et tous, sauf 5, étaient en opération à l'année longue. La première publication et distribution des bulletins mensuels et annuels des niveaux d'eau a eu lieu en 1925 et la distribution de l'information sur les niveaux d'eau au public par l'entremise de communiqués de presse débuta en 1929. Les niveaux d'eau anormalement élevés des Grands Lacs en 1929 et 1945 précipitèrent l'intérêt du public pour les niveaux d'eau.

Haskell

Durant les années 1950 et 1960, des changements significatifs ont eu lieu dans l'installation d'enregistreurs dans les eaux intérieures tant pour la méthode de collecte de données que pour le traitement de ces données. L'établissement du Niveau de référence international des Grands Lacs (RIGL) au début des années 1960 contribua grandement à ces changements car maintenant un seul niveau de référence verticale était utilisé pour tous les Grands Lacs et le système du fleuve Saint-Laurent.

Organigramme

En 1959, les enregistreurs sur bande à diagramme commencèrent à remplacer les unités Haskell et au début des années 1960 des unités de télémétrie dédiée furent installés pour l'obtention de données en temps réel par certains utilisateurs spécifiques. Le traitement automatique des données fut également introduit alors que les données numériques enregistrées sur bandes perforées pouvaient être transférées sur des cartes perforées et ensuite traitées à l'aide d'ordinateurs. La première publication des sommaires annuels des enregistreurs de niveaux d'eau compilés à partir des données obtenues des enregistrements numériques fut publiée en 1962.

Les premières années des levés sur les marées et courants sous la charge du Docteur W. Bell Dawson furent témoin d'une expansion rapide de programmes sous la tutelle d'individus dévoués, en dépit de fonds limités. Les années 1930, 1940 et le début des années 1950 furent axées moins sur le développement mais plutôt sur des programmes ayant des objectifs bien définis et bien gérés. La majorité des données canadiennes sur les marées et les courants furent recueillies durant ces années. La fin des années 1950 et les années 1960 furent une période de développement rapide des instruments et des techniques, phénomène qui se continua dans les années 1970, 1980 et 1990. Les nouvelles technologies offraient de meilleures façons d'entreprendre des vieilles tâches.