Vague scélérate

vignette|300px|droite|Vague scélérate vue d’un navire marchand (1940, golfe de Gascogne, ligne de sonde des ).

Une est une vague océanique beaucoup plus haute que celles avoisinantes, isolée et considérée comme rare. Cette rareté est relative, les observations ne concernant qu'une très faible partie d'entre elles, compte tenu de la grande étendue des océans et de la rapidité avec laquelle les vagues se forment puis disparaissent au sein des trains de vagues où elles se propagent.

Jusqu'au milieu du , l'existence des vagues scélérates était mise en doute, faute de données disponibles, par la grande majorité des scientifiques spécialisés dans l'étude des vagues, et ce, malgré les nombreux témoignages rapportés par les marins au cours des siècles et la rencontre de ces vagues par de grands navires modernesJean-Paul Guinard, Les vagues scélérates, juillet 2007. Ces vagues étaient alors rattachées, sans véritable examen, au folklore maritimeLes vagues monstrueuses qui coulent des navires sont repérées par les satellites radar de l’ESA. Il faut attendre la mesure par une frégate météorologique britannique d'une vague de et l'analyse de cet événement par l'océanographe Laurence Draper en 1964Freak Ocean Waves, Oceanus, vol. X, No. 4, mai 1964 pour que la communauté scientifique révise sa position et commence à s'intéresser au sujet.

Historique Les marins connaissent depuis des siècles ce que les études scientifiques n'ont documenté que depuis la fin du .

Les chercheurs ont longtemps peiné à confirmer la réalité des témoignages de marins à propos de vagues monstrueuses. L'idée générale alors était que la hauteur des vagues variait suivant une distribution normale.

Cet état de fait a changé en 1995, lorsqu'une vague a frappé l'installation pétrolière Draupner en mer du Nord norvégienne. La plateforme était équipée d'un laser pointé vers le bas et a enregistré une vague de de haut au milieu d'une mer de vagues de . Cette preuve tangible a transformé le mythe maritime en réalité.

Il serait cependant caricatural d'affirmer que les océanographes n'ont pas cru les dires des marins avant 1995.. L'étude scientifique des vagues remonte en effet au et s'est poursuivie tout au long du . La difficulté à obtenir des données fiables a été le frein principal à l'étude du phénomène, bien plus qu'un refus des spécialistes du domaine.

Une vague scélérate, détectée en 2020 par une bouée à houle au large du Canada, dans l'océan Pacifique, a été étudiée puis son existence portée à la connaissance du public en 2022.. Cette nouvelle étude suggère que l'origine des vagues scélérates est due à un phénomène d'interférence constructive, plusieurs trains d'ondes — de vagues — se cumulent à un endroit précis, formant ainsi la vague scélérateUne vague record de 18 mètres découverte dans le Pacifique, francetvinfo.fr, 19 février 2022..

Le , une vague de est détectée dans l'océan Pacifique par le satellite altimétrique SWOT () au cœur de la tempête Eddie.

Caractéristiques

Définition vignette|gauche|La Grande Vague de Kanagawa, probablement la première représentation d'une vague scélérate.

Contrairement aux tsunamis 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 la hauteur significative des vagues H. Le mécanisme de formation des vagues scélérates n'est pas formellement identifié, plusieurs théories et explications coexistent, sans que l'une exclue les autres. Elles sont souvent décrites comme des murs d’eau qui viennent heurter les navires, contrairement aux vagues 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 et des pressions phénoménales. Ainsi, une vague normale de de haut exerce une pression de par mètre carré. Une vague de tempête de de haut peut exercer une pression de par mètre carré. Une vague scélérate de de haut peut exercer une pression allant jusqu’à par mètre carré. Or, aucun navire n’est actuellement conçu pour résister à une telle pression..

Il existerait aussi un phénomène dit des . 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..

Les vagues scélérates peuvent également atteindre les côtes et y causer des dommages, y compris létaux, comme en à Cronulla, en Nouvelle-Galles du Sud..

Localisation Certaines régions du monde sont plus propices que d'autres à la formation de vagues scélérates, en raison de la présence simultanée de forts courants marins, de forts vents et de la topographie du fond océanique. Le golfe de Gascogne, la mer du Diable, la mer des Sargasses (triangle des Bermudes), le cap Horn ou encore le cap des Aiguilles présentent une configuration favorisant la formation de vagues scélérates. Dans la mer du Diable, au large du Japon, les vagues scélérates sont nommées sankaku nami (« vague pyramidale ») à cause de leur forme particulière.

Théories explicatives vignette|225px|La solution de la partie linéaire de l'équation non linéaire de Schrödinger décrivant l'évolution de l'enveloppe complexe en profondeur infinie. vignette|225px|Démonstration expérimentale de la formation et des dégâts causés par une vague scélérate dans un .|alt=vidéo de l'apparition d'une vague scélérate dans un bassin de simulation.

Il faut distinguer les grandes vagues (atteignant la hauteur maximale dans un état de mer donné) 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, 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 H, sans que nécessairement cela donne des vagues de hauteur supérieure à .

Les observations indiquent que ce seuil de est atteint beaucoup plus souvent que ce que prévoit la théorie linéaire de la propagation des vagues. Pour des vagues créées dans un canal à houle, se propageant dans une seule dimension il peut y avoir 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 , 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. ou l’équation de Korteweg-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 , Mori, N., M. Onorato, P. A. E. M. Janssen, et al., 2007, J. Geophys. Res. 112 (C9): C09011.. 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 linéaireDocumentaire de la BBC, Freak wave, série Horizon (première diffusion 14 novembre 2002). Diffusé en version française par la télé française (Thalassa) en 2010... Ainsi, le comportement du soliton de Peregrine et des autres solutions rationnelles de cette équation constituent une piste intéressante...

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.

Détection vignette|gauche| Enregistrement de la vague Draupner, le premier d'une vague scélérate (1995).

Le phénomène des vagues scélérates étant rare et extrême, les équipements de mesure sont rarement dimensionnés pour les détecter.. De plus un tel phénomène peut sur les enregistrements se confondre avec une erreur de mesure.

La mesure des vagues est, depuis les années 1990, faite au moyen de lasers, radars ou bouées, qui mesurent l’élévation de la surface en un point Haver S (5 août 2003). Freak wave event at Draupner jacket January 1 1995. (PDF). De telles mesures sur la plate-forme pétrolière Draupner, en mer du Nord, ont fourni le premier enregistrement in situ d'une vague scélérate, en 1995.

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 , Hessner, K., et K. Reichert, , , Oahu, Hawaii, 11-16 novembre 2007. 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 SudNicolas Vanel. Navigation : l'arme française contre les "vagues scélérates". Metro, 29 novembre 2012, ...

Conséquences sur la structure des navires La réalité des vagues scélérates, maintenant parfaitement démontrée et documentée, 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 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 percute 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.

Il est cependant à noter que les vagues scélérates sont à l'origine de quelques pourcents des naufrages : une erreur humaine couplée à de mauvaises conditions météorologiques est une cause de naufrage bien plus probable que la survenue d'une vague exceptionnelle..

Observations et accidents notables