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Les vagues de pleine mer
Ici une petite parenthèse. Les vagues de
pleine mer sont déclenchées par le vent. Elles ondulent sous l'effet
de la pression du vent et de leur propre poids. Avec un vent
constant, la distance entre deux vagues et leurs hauteurs devraient
être constantes, formant une houle régulière. Mais il arrive
quelquefois que le vent varie, modifiant ainsi la vitesse des
vagues, une petite houle pouvant alors se faire rattraper par une
houle plus forte et plus rapide. Dans un autre cas de figure, deux
sources de vent peuvent soulever la mer dans des directions
convergentes, et deux trains de houle peuvent se rencontrer.
Interagissant les unes avec les autres, les vagues peuvent alors
s'additionner selon un phénomène de physique ondulatoire appelé
"interférence constructive" connu depuis longtemps. Toutefois, cette
première tentative d'explication n'expliquait pas la forme
particulière des vagues scélérates, ni leur fréquence, car on ne
devrait pouvoir observer que 10 à 100 fois moins de ces monstres des
mers s'ils n'étaient dus qu'aux interférences constructives.
Et l'explication est…
L’explication réside dans le fait que les
vagues ne sont pas de belles sinusoïdes parfaitement régulières qui
se suivent indifféremment. Des effets non-linéaires, compris dans
les équations complexes du mouvement des fluides, (les équations
d’Euler, datant de 1755 !), viennent perturber leurs formes, leurs
vitesses, et couplent l’énergie et la dynamique des vagues entre
elles. Ils rendent aussi les calculs impossibles. C’est seulement
aujourd’hui, avec l’utilisation de supercalculateurs suffisamment
puissants que les chercheurs en viennent à bout, et ont découvert,
non pas un, mais deux mécanismes à l’origine des vagues scélérates.
Le premier mécanisme amplifie le phénomène
d’interférence constructive, avec des transferts d’énergie
contribuant à élever localement la surface de la mer, créant une
"infra-vague" qui vient encore s’ajouter à l’interférence
constructive et provoquer l'apparition d'une vague scélérate.
Le second mécanisme est issu lui aussi d’un
phénomène connu, "l’instabilité de modulation" qui vient du fait
que, même dans une houle régulière, la vitesse des vagues se
répartit entre différentes valeurs autour d’une moyenne. Suite à ce
phénomène, au lieu de se suivre docilement comme des soldats lors
d'une parade militaire, les vagues peuvent se rejoindre et former
des "paquets" où elles s'additionnent et se renforcent mutuellement,
et à certaines fréquences spécifiques, peuvent former une vagué
scélérate.
Jean Etienne
Source principale :
La formation des vagues scélérates enfin
comprise. Veille scientifique et technologique du Ministère de
l'Europe et des Affaires Etrangères, 30 septembre 2019. |
