Vagues scélérates

Vagues scélérates

Vague scélérate

Vague scélérate vue dun navire marchand (1993).

Les vagues scélérates sont des vagues océaniques très hautes, soudaines et qui étaient considérées comme très rares, même si aujourdhui on sait quelles apparaissent pratiquement au cours de toutes les tempêtes dune certaine importance.

Jusquau début du XXe siècle, les vagues scélérates semblaient appartenir au folklore maritime, à une rumeur légendairejusquà ce quun certain nombre de témoignages de rencontres de ces vagues par de gros navires modernes, ainsi que des mesures océanographiques, ne convainquent les scientifiques de la réalité et de la fréquence du phénomène.

Sommaire

Caractéristiques

Contrairement aux vagues de raz-de-marée (tsunami, en japonais) qui sont des vagues de grande longueur donde et qui ne sélèvent quà lapproche des côtes, les vagues scélérates font partie de trains dondes de létat de la mer et ont à peu près la même longueur donde que leurs voisines, mais au profil beaucoup plus abrupt que celui des autres vagues. Létat de la mer étant irrégulier, des vagues de grande hauteur sont toujours possibles, mais de moins en moins probables. On parle de vague scélérate pour des hauteurs du creux à la crête de plus de 2,1 fois la hauteur significative des vagues Hs[1]. Les vagues scélérates se forment sans raison évidente. Elles sont souvent décrites comme un mur deau qui vient heurter le navire, contrairement aux vagues « normales » qui montent en pente relativement douce, permettant aux navires de passer par dessus. Des vagues scélérates ont été observées dans tous les océans du monde, quil y ait ou non des courants importants en surface.

Les vagues scélérates peuvent atteindre des hauteurs crête à creux de plus de 30 mètres et des pressions phénoménales. Ainsi, une vague normale de 3 mètres de haut exerce une pression de 6 tonnes/m2. Une vague de tempête de 10 mètres de haut peut exercer une pression de 12 tonnes/m2. Une vague scélérate de 30 mètres de haut peut exercer une pression allant jusquà 100 tonnes/m2. Or, aucun navire nest conçu pour résister à une telle pression[2].

Il existe aussi le phénomène des « trois sœurs ». Il sagit de trois vagues scélérates successives, et donc, dautant plus dangereuses, car un bateau quelconque qui aurait eu le temps de réagir correctement aux deux premières, naurait en aucun cas les possibilités de se remettre dans une position favorable pour la troisième.

Schéma de proportion dune vague scélérate.

Théories explicatives

Il convient dabord de distinguer les grandes vagues des vagues scélérates. Les plus grandes vagues observées sont généralement présentes dans un état de mer déjà fort, soit dans de fortes tempêtes, soit dans des zones de courants contraires, comme dans la zone du courant des Aiguilles[2], le long de la côte est de lAfrique du Sud. Dans ce cas, il sagit dun simple phénomène de réfraction qui augmente la hauteur significative Hs, sans que nécessairement cela donne des vagues de hauteur H supérieure à 2,1 Hs.

Les observations indiquent que ce seuil de 2,1 Hs est atteint beaucoup plus souvent que ce que prévoit la théorie linéaire de la propagation des vagues. Pour des vagues en canal à houle, se propageant dans une seule dimension il peut y avoir 100 fois plus de vagues scélérates que ce que prévoit la théorie linéaire. La fréquence dapparition des vagues scélérates est donc nécessairement liée au caractère non-linéaire des vagues, connu depuis le XIXe siècle, mais avec des conséquences qui sont encore incomprises. Ainsi, dans un train de houle, la vague scélérate apparaît en empruntant lénergie contenue dans ses voisines, avant de la leur rendre en disparaissant ou de la perdre en déferlant. On parle de modulation damplitude.
Ces vagues sont prévues comme solutions particulières déquations non linéaires, telles que léquation de londe de Boussinesq ou léquation de Korteweg et de Vries par exemple. Mathématiquement, elles correspondent au soliton, cest-à-dire des vagues à forme singulière qui se propagent sans que leur forme ne change. Cette évolution non-linéaire est bien vérifiée dans un canal à houle pour des vagues se propageant dans une seule direction[3]. Mais la complexité de telles équations rend difficile la résolution dans le cas à deux dimensions.

Dans le cas de propagation de vagues dans des directions différentes, il semblerait que certaines circonstances encore mal définies puissent provoquer non pas la diminution, mais laccumulation des ondes de houle, provoquant une vague scélérate.

Détection

La mesure des vagues est, depuis les années 1990, faite avec des lasers, radars ou bouées, qui mesurent lélévation de la surface en un point[4]. De telles mesures sur la plate-forme Draupner, en mer du Nord, ont fourni les premières preuves irréfutables de lexistence des vagues scélérates. Alors que la détection des vagues scélérates par satellite est encore hors de portée en 2009, plusieurs travaux utilisant des radars de navigation embarqués sur des navires essayent de reconstruire la forme de la surface à partir du fouillis de mer[5] pour, entre autres, détecter des vagues scélérates avant que le navire ne les rencontre. Ces développements nen sont encore quà leurs balbutiements.

Accidents notables

Plusieurs observations et accidents l'attestent :

Aujourdhui[Quand ?], et après avoir -étudié des catastrophes inexpliquées à la fin des années 1990, et sur les 20 années précédentes, on considère quil y a probablement eu une vingtaine de pertes majeures liées à ces vagues.

La réalité des vagues scélérates est maintenant parfaitement démontrée et documentée, et peut avoir des conséquences sur la sécurité maritime et la conception des grands navires marchands, notamment les minéraliers et les vraquiers qui ne sont pas conçus pour résister à des impacts hauts au-dessus de la ligne de flottaison, et qui coulent en quelques minutes.

Si un tanker (ou tout bateau long) rencontre une telle vague de face (ou par larrière), cela pose deux problèmes :

  • La masse de leau en mouvement représente une énergie au moins doublée par rapport aux vagues habituelles qui va percuter le bateau par sa proue (par exemple). Il nest pas rare quune vague scélérate ait une hauteur au moins égale à celle du château.
  • Leffet cumulé de la hauteur exceptionnelle des vagues et de la longueur donde peut littéralement soulever le bateau par les deux extrémités. La partie centrale du bateau se retrouve alors dans le vide, ou tout au moins se retrouve moins portée par leau, et va donc être soumise à des contraintes énormes (surtout si les soutes sont pleines) qui peuvent casser le bateau en deux.

Si la vague frappe le bateau par le côté, elle peut le faire chavirer.

Notes et références

  1. Certains auteurs utilisent un seuil à 2 fois au lieu de 2,1.
  2. a, b, c et d (en) Chris Hall, « Freak Waves », dans Beacon, no 185, juin 2005 [[pdf] texte intégral] .
  3. (en)On the extreme statistics of long-crested deep water waves: Theory and experiments, Mori, N., M. Onorato, P. A. E. M. Janssen , et al., 2007, J. Geophys. Res. 112 (C9): C09011.
  4. (en)Haver S (5 August 2003). Freak wave event at Draupner jacket January 1 1995. (PDF)
  5. (en)Sea Surface Elevation Maps Obtained with a Nautical X-Band RadarExamples from WaMoS II Stations [pdf], Hessner, K., et K. Reichert, 2007: 10th International workshop on wave hindcasting and forecasting, North Shore, Oahu, Hawaii, 11-16 novembre 2007.
  6. (en)Site de K. Dysthe et H. Krogstad, H. Socquet-Juglard et K. Trulsen, chercheurs norvégiens.

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie

  • (en) Christian Kharif, Efim Pelinovsky et Alexey Slunyaev, Rogue waves in the ocean, Springer, Berlin, 2009, 216 p.  (ISBN 978-3-540-88418-7)
  • (en) Efim Pelinovsky et Christian Kharif (dir.), Extreme ocean waves, Springer, Londres, Dordrecht, 2008, 196 p.  (ISBN 978-1-402-08313-6)
  • (fr) Julien Touboul, Étude de linteraction entre le vent et les vagues scélérates, Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre, Université dAix-Marseille, Marseille, 2007, 168 p.  (thèse de doctorat de Systèmes Complexes)

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