Les Vagues géantes.

wave
maxresdefaulttéléchargement (2)

Les vagues monstres.

Depuis des siècles, les navigateurs rapportent des témoignages effrayants au sujet de ces vagues monstrueuses.

Elles sont décrites comme des murs d’eau parfois hauts de 30 mètres qui percutent les navires avec une violence inouïe, causant des dommages considérables et d’innombrables disparations.

Les scientifiques, dont les modèles classiques ne permettaient pas de concevoir ce phénomène, les considéraient comme impossibles et accueillaient ces histoires de marins avec scepticisme.

Mais, comme pour le kraken ou l’anthrax de Collin Powell, l’avenir allait leur donner tort.

Le 1er janvier 1995 en Atlantique nord, la plateforme pétrolière Draupner est touchée par une vague scélérate de 26 m de haut.

Les caractéristiques de la vague sont enregistrées par les appareils de mesure et face à l’évidence, la communauté scientifique spécialisée est bien obligée d’admettre son erreur.

Les données accumulées depuis montrent que les vagues scélérates sont bien plus fréquentes qu’on ne le pensait. Tous les jours, dans tous les océans du monde,

des vagues de plusieurs dizaines de mètres se forment de façon imprévisible, parcourent quelques kilomètres et disparaissent de la même façon.

Il arrive également que ces vagues se forment par trois, il est alors presque impossible à un navire d’en sortir indemne.
téléchargement (4)téléchargement (3)images (12)

 

 

 

 

« Une vague scélérate de 30 mètres de haut peut exercer une pression allant jusqu’à 100 tonnes par mètre carré. »
Les vagues scélérates sont des vagues océaniques très hautes, soudaines, qui sont considérées comme très rares, même si cette rareté n’est que relative.
En effet, les observations ne concernent qu’une très faible partie d’entre elles, compte tenu de l’étendue des océans et de la rapidité avec laquelle les vagues se forment
et se défont au sein des trains de vagues où elles se propagent.

Contrairement aux vagues de raz-de-marée (tsunami, en japonais) qui sont des vagues de grande longueur d’onde et qui ne s’élèvent qu’à l’approche des côtes, les vagues scélérates font partie de trains d’ondes de l’état de la mer et ont à peu près la même longueur d’onde que leurs voisines, mais ont un profil beaucoup plus abrupt que celui des autres vagues. L’état de la mer étant irrégulier, des vagues de grande hauteur sont toujours possibles, mais plus elles sont hautes (par rapport à la hauteur des autres vagues), moins elles sont 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 Hs4. Les vagues scélérates se forment sans raison évidente. Elles sont souvent décrites comme des murs d’eau qui viennent heurter les navires, 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, qu’il 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 par mètre carré. Une vague de tempête de 10 mètres de haut peut exercer une pression de 12 tonnes par mètre carré. Une vague scélérate de 30 mètres de haut peut exercer une pression allant jusqu’à 100 tonnes par mètre carré. Or, aucun navire n’est actuellement conçu pour résister à une telle pression5.

Il existerait aussi un phénomène dit des « trois sœurs ». Il s’agirait de trois vagues scélérates successives, et donc d’autant plus dangereuses, car un bateau qui aurait eu le temps de réagir correctement aux deux premières vagues, n’aurait que très difficilement la possibilité de se remettre dans une position favorable pour la troisième6.

Schéma de proportion des vagues scélérates.

Théories explicatives.

Fichier:Linear evolution of a Gaussian wave envelop.webm

La solution de la partie linéaire de l’équation non-linéaire de Schrodinger décrivant l’évolution de l’enveloppe complexe en profondeur infinie.

Il convient d’abord 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 Aiguilles5, le long de la côte est de l’Afrique du Sud. Dans ce cas, il s’agit d’un 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 d’apparition 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 l’énergie contenue dans ses voisines, avant de la leur rendre en disparaissant ou de la perdre en déferlant. On parle de modulation d’amplitude.

Ces vagues sont prévues comme solutions particulières d’équations non linéaires, telles que l’équation de l’onde de Boussinesq7 ou l’équation de Korteweg et de Vries par exemple. Mathématiquement, elles correspondent au soliton, c’est-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 direction8. Mais la complexité de telles équations rend difficile la résolution dans le cas à deux dimensions. Une version non-linéaire de l’équation de Schrödinger a également inspiré les océanographes pour sortir du modèle mathématique linéaire9. Ainsi, le comportement du soliton de Peregrine et des autres solutions rationnelles de cette équation constituent une piste intéressante10,11.

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 l’accumulation des ondes de houle, provoquant une vague scélérate. Le Rogue Hunter, un navire spécialement conçu par SVDesign et l’architecte Sylvain Viau sera affrété pour aller étudier le phénomène dans les zones les plus favorables à son émergence, afin de mieux comprendre aussi bien les caractéristiques que la formation de ces vagues12.

Détection.

La mesure des vagues est, depuis les années 1990, faite avec des lasers, radars ou bouées, qui mesurent l’élévation de la surface en un point13. De telles mesures sur la plate-formeDraupner, en mer du Nord, ont fourni les premières preuves irréfutables de l’existence 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 mer14 pour, entre autres, détecter des vagues scélérates avant que le navire ne les rencontre. En 2012, la Direction générale de l’armement et l’entreprise toulousaine Noveltis présentent un système d’alerte de vagues extrêmes (SAVAS) susceptible de prévoir sur sept jours les zones à risques de vagues scélérates. Il s’agit d’une modélisation de données météorologiques, physiques et statistiques, actualisée toutes les six heures ; le système a été testé par le patrouilleur L’Adroit au large de l’Afrique du Sud15,16.

Conséquences sur la structure des navires.

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 minutes17

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

  • La masse de l’eau en mouvement représente une énergie au moins double par rapport aux vagues habituelles, qui va percuter le bateau par sa proue (par exemple). Il n’est pas rare qu’une vague scélérate ait une hauteur au moins égale à celle du château.
  • L’effet cumulé de la hauteur exceptionnelle des vagues et de la longueur d’onde 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 l’eau, et est donc soumise à des efforts mécaniques 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.

Accidents notables.

Plusieurs observations et accidents l’attestent :

  • 1828 : L’Astrolabe, navire conduit par Jules Dumont d’Urville, rencontre des vagues qualifiées de monstrueuses près des côtes de la Nouvelle-Zélande et de la Nouvelle-Guinée.
  • Le SS Waratah en 1909, quitta Durban, Afrique du Sud avec à son bord 211 passagers et membres d’équipage mais n’arriva jamais au port du Cap18.
  • Avril 1916 : le journal de bord et récit d’Ernest Shackleton de l’expédition Endurance qui revint de l’Île de l’Éléphant à bord du James Caird, un canot de sauvetage, évoquent une vague scélérate.
  • Le navire militaire USS Ramapo (en) (1933) – a mesuré une vague de 34 m19.
  • 1943 : au large du Groenland, le pont avant du Queen Elizabeth est enfoncé de 15 cm et les vitres de la passerelle, situées à 27 m au-dessus de la ligne de flottaison enfoncées[réf. nécessaire].
  • 1963 : le croiseur Jeanne d’Arc, naviguant dans l’Océan Pacifique à environ quatre cents kilomètres des côtes japonaises, affronte un train de trois grosses vagues qui se caractérisent par une hauteur exceptionnelle (estimée par le capitaine entre quinze et vingt mètres), une faible distance entre deux vagues (cent mètres environ), une direction différente (d’une vingtaine de degrés) du train de houle normal, une vitesse de propagation élevée (vingt nœuds) et une largeur très courte du phénomène, dont le front ne s’étendait que sur huit cents mètres environ (l’aviso Victor Schœlcher, naviguant deux milles plus loin, ne ressent rien du phénomène)6.
  • 1974 : la proue du cargo norvégien Wilstar est enfoncée par une vague.
  • 12 décembre 1978 Le cargo allemand München, réputé insubmersible, disparaît dans l’Atlantique Nord. Un morceau de canot de sauvetage retrouvé peu de temps après montre une pièce métallique déformée d’avant en arrière par une force énorme20.
  • 1er janvier 1995 : la plate-forme pétrolière de Draupner, reçoit une vague de 25,6 m de haut alors que la hauteur significative n’atteignait que 10,8 m, mesurée en mer du Nord21.

Entre 1973 et 1994, on estime que vingt-deux cargos ont coulé à la suite d’une rencontre avec des vagues scélérates24.

Notes et références.

  1.  Jean-Paul Guinard, Les vagues scélérates, juillet 2007 [archive]
  2.  Les vagues monstrueuses qui coulent des navires sont repérées par les satellites radar de l’ESA [archive]
  3.  Freak Ocean Waves, Oceanus, Vol. X, No. 4, May 1964 [archive]
  4.  Certains auteurs utilisent un seuil à 2 fois au lieu de 2,1.
  5. ↑ abc et d (en) Chris Hall, « Freak Waves », Beaconno 185,‎ juin 2005 (lire en ligne [archive][PDF]).
  6. ↑ a et b Capitaine Frédéric-Moreau, « Évènement de mer du 4 février 1963 » [archive], surhttp://www.ifremer.fr/ [archive]IFREMER,‎ 6 février 1963 (consulté le 7 février 2014).
  7.  Joseph Boussinesq, « Théorie de l’intumescence liquide, appelée onde solitaire ou de translation, se propageant dans un canal rectangulaire », Comptes rendus de l’Académie des sciencesvol. 72,‎ 1871, p. 755–759 (lire en ligne [archive])
  8.  (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.
  9.  Documentaire de la BBC, « Freak wave », série Horizon (première diffusion 14 novembre 2002). Diffusé en version française par la télé française (Thalassa) en 2010.
  10.  (en) A. Chabchoub, N.P. Hoffmann et N. Akhmediev, « Rogue wave observation in a water wave tank », Phys. Rev. Lett.,‎ 2011 (DOI 10.1103/PhysRevLett.106.204502)
  11.  (en) M. Onorato, D. Proment, G. Clauss et M. Clauss, « Rogue Waves: From Nonlinear Schrödinger Breather Solutions to Sea-Keeping Test », Plos Onevol. 8,‎ 2013(DOI 10.1371/journal.pone.0054629)
  12.  « Rogue Hunter, un navire conçu pour étudier les vagues scélérates » [archive], surhttp://www.meretmarine.com [archive]Mer et marine,‎ 18 janvier 2013 (consulté le18 janvier 2013)
  13.  (en) Haver S (5 aout 2003). Freak wave event at Draupner jacket January 1 1995. [archive](PDF)
  14.  (en)Sea Surface Elevation Maps Obtained with a Nautical X-Band Radar – Examples from WaMoS II Stations [PDF] [archive], Hessner, K., et K. Reichert, 2007: 10th International workshop on wave hindcasting and forecasting, North Shore, Oahu, Hawaii, 11-16 novembre 2007.
  15.  Nicolas Vanel. Navigation : l’arme française contre les « vagues scélérates ». Metro, 29 novembre 2012, p. 14.
  16.  « Un calculateur pour prévoir les vagues scélérates » [archive], surhttp://www.meretmarine.com [archive]Mer et marine,‎ 18 janvier 2013 (consulté le18 janvier 2013)
  17.  La houle normale exerce une pression de 1,5 t/m². La tempête exerce une pression de l’ordre de 6 t/m². Les vagues scélérates exercent sur la coque des bateaux une pression de 100 t/m². (Documentaire de la BBC, « Freak wave », série Horizon (première diffusion 14 novembre 2002). Diffusé en version française par Thalassa en 2010.)
  18.  Le courant des Aiguilles à l’Est de l’Afrique du Sud a été étudié pour ses effets destructeurs sur la marine marchande.
  19.  Rogue Giants at Sea [archive], Broad, William J, New York Times, July 11, 2006
  20.  Documentaire de la BBC « Freak wave » série Horizon (première diffusion 14 novembre 2002). Diffusé en version française par Thalassa en 2010.
  21.  (enSite de K. Dysthe et H. Krogstad, H. Socquet-Juglard et K. Trulsen, chercheurs norvégiens [archive].
  22.  Anne Debroise, Les vagues scélérates in Science et Vie no 1047, décembre 2004, p. 98
  23.  http://lci.tf1.fr/monde/europe/2010-03/l-aventure-du-mv-louis-majesty-5757120.html [archive]
  24.  Anne Debroise, Les vagues scélérates in Science et Vie no 1047, décembre 2004, p. 102-103

Voir aussi.

Cinématographie.

Jeu Vidéo[modifier | modifier le code]

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 978-1-4020-8313-6)
  • (fr) Julien Touboul, Étude de l’interaction entre le vent et les vagues scélérates, Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre, Université d’Aix-Marseille, Marseille, 2007,168 p.  (thèse de doctorat de Systèmes Complexes)
  • (en) Hervé Socquet-Juglard, Spectral Evolution and probability distributions of surface ocean gravity waves and extreme waves, Institut de Mathématiques Appliquées, Université de Bergen, Norvège, 2005, 111 p.  (thèse de doctorat)
  • (fr) Anne Debroise, Les vagues scélérates in Science et Vie no 1047, décembre 2004, p. 98–103
  • (fr) Mathilde Fontez, Vagues scélérates in Science et Vie no 1089, juin 2008, p. 76–90

Liens externe

Sur les autres projets Wikimedia :