Vague scélérate

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Vague scélérate vue d’un navire marchand (1940, Golfe de Gascogne, ligne de sonde des 100 brasses).

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.

Jusqu'au milieu du XXe siècle, l'existence des vagues scélérates était mise en doute, faute de mesures objectives, par la grande majorité des scientifiques spécialisés dans l'étude des vagues, malgré les nombreux témoignages rapportés par les marins au cours des siècles, et la rencontre de ces vagues par de gros navires modernes[1]. Ces vagues étaient alors rattachées, sans véritable examen, au folklore maritime[2]. Il a fallu attendre la mesure par une frégate météo britannique d'une vague de 20 mètres et l'analyse de cet évènement par l'océanographe Laurence Draper[3] pour que les scientifiques révisent leur position et commencent à s'intéresser au sujet.

Caractéristiques[modifier | modifier le code]

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 Hs[4]. 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 pression[5].

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 troisième[6].

Schéma de proportion des vagues scélérates.

Théories explicatives[modifier | modifier le code]

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 Aiguilles[5], 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 Boussinesq[7] 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 direction[8]. 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 linéaire[9]. Ainsi, le comportement du soliton de Peregrine et des autres solutions rationnelles de cette équation constituent une piste intéressante[10],[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 vagues[12].

Détection[modifier | modifier le code]

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 point[13]. De telles mesures sur la plate-forme Draupner, 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 mer[14] 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 Sud[15],[16].

Conséquences sur la structure des navires[modifier | modifier le code]

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[17]

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[modifier | modifier le code]

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 Cap[18].
  •  : 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 m[19].
  • 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.
  • 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 énorme[20].
  •  : 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 Nord[21].

Entre 1973 et 1994, on estime que vingt-deux cargos ont coulé à la suite d'une rencontre avec des vagues scélérates[24].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Jean-Paul Guinard, Les vagues scélérates, juillet 2007
  2. Les vagues monstrueuses qui coulent des navires sont repérées par les satellites radar de l’ESA
  3. Freak Ocean Waves, Oceanus, Vol. X, No. 4, May 1964
  4. Certains auteurs utilisent un seuil à 2 fois au lieu de 2,1.
  5. a, b, c et d (en) Chris Hall, « Freak Waves », Beacon, no 185,‎ juin 2005 (lire en ligne [PDF]).
  6. a et b Capitaine Frédéric-Moreau, « Évènement de mer du 4 février 1963 », sur http://www.ifremer.fr/, 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 sciences, vol. 72,‎ 1871, p. 755–759 (lire en ligne)
  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 One, vol. 8,‎ 2013 (DOI 10.1371/journal.pone.0054629)
  12. « Rogue Hunter, un navire conçu pour étudier les vagues scélérates », sur http://www.meretmarine.com, Mer et marine,‎ 18 janvier 2013 (consulté le 18 janvier 2013)
  13. (en) Haver S (5 aout 2003). Freak wave event at Draupner jacket January 1 1995. (PDF)
  14. (en)Sea Surface Elevation Maps Obtained with a Nautical X-Band Radar – Examples 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.
  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 », sur http://www.meretmarine.com, Mer et marine,‎ 18 janvier 2013 (consulté le 18 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, 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. (en) Site de K. Dysthe et H. Krogstad, H. Socquet-Juglard et K. Trulsen, chercheurs norvégiens.
  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
  24. Anne Debroise, Les vagues scélérates in Science et Vie no 1047, décembre 2004, p. 102-103

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Cinématographie[modifier | modifier le code]

Jeu Vidéo[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (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 externes[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :