Le fonctionnement des vagues

Avant de déterminer les effets que les vagues peuvent avoir sur les côtes, nous avons d'abord besoin de comprendre leur fonctionnement qui présente des phénomènes très complexes. Pour cela, nous allons nous intéresser à leur définition, leur création, et à toutes les formes sous lesquelles nous pouvons les observer. 

1) Qu'est-ce qu'une vague ?

En effet, nous pouvons voir des vagues déferler tous les jours. Elle peuvent faire parti du quotidien et elles sont souvent plus vues comme un élément de décor plutôt que comme un phénomène à part entière. Pourtant, savons-nous vraiment ce qu'est une vague ? Le plus simple est de dire que ce sont des déformations de la surface des mers et des océans. La question que l'on se pose maintenant est : quelles sont les forces qui interviennent pour provoquer leur formation ? Le plus souvent ce sont des forces de frottement entre l'atmosphère en mouvement (vents) et la surface de l'eau. Cela étant, un choc tel qu'un séisme, avec son épicentre sous les eaux, peut également provoquer la formation de vagues rapides et puissantes (raz de marées). Mais le plus important est de savoir que les vagues sont de nature ondulatoire et c'est justement cette caractéristique qui rend leur fonctionnement si complexe. Maintenant que nous savons ce qu'est une vague, nous allons pouvoir rentrer dans le vif du sujet.

2) La propagation des vagues :

Nous savons donc qu'une vague est en fait un déplacement d'onde. Nous allons alors maintenant voir comment se propagent ces ondes.

De nature ondulatoire, les vagues représentent un transfert de forme et non de masse. Ceci signifie que si l'on est situé sur une vague, la trajectoire que l'on décrit lors de l'oscillation est circulaire. Une vague est caractérisée par une crête et un creux. La distance entre crête et creux est égale à la demi-longueur d'onde de la vague. La période de la vague est égale au temps nécessaire pour que la forme de la vague se déplace d'une longueur d'onde. 

Longueur d'onde (m)

Vitesse (km/h)

50

35

100

45

150

55

225

70

300

80

400

90

Tableau comparatif des longueurs d'onde des vagues et de leur vitesse de propagation 
 
 
On peut observer sur le graphique ci-dessous (valeurs approchées) que la vitesse d'une vague est proportionnelle à sa longueur d'onde. Plus la longueur d'onde de la vague est grande, plus sa vitesse est importante. 
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Cela est en fait dû à la profondeur. En eau peu profonde, la hauteur de la vague augmente, réduisant sa longueur d'onde et donc sa vitesse de propagation. Or, en eau profonde, la hauteur de la vague diminue, augmentant sa longeur d'onde et alors sa vitesse. On peut voir ce phénomène sur les images ci-dessous :

3) Les différents types de vagues:

Les vagues commencent à déferler dès que le vent atteint une vitesse de 10km/h mais la seule connaissance de la vitesse du vent ne suffit pas à prévoir le comportement de la mer. On peut tout de même observer trois types de déferlement :

- Le déferlement déversant : Il est le déferlement le plus fréquent en pleine mer mais peut aussi se présenter sur les plages avec une pente douce. Par l'action du vent et parce qu'elles interfèrent avec d'autres vagues, les vagues se creusent, un petit jet se détache de la crête et en retombant, le jet entraîne avec lui de l'air, formant une mousse faite d'écume et d'air qu'on appelle les moutons. Ils apparaissent lorsque la hauteur de la vague atteint environ 6% de la longueur d'onde.

- Le déferlement plongeant : On peut souvent le trouver à proximité des côtes car, c'est seulement à cet endroit qu'il y a une pente assez forte pour créer un ralentissement brutal de la vague précipitant les particules vers l'avant de la crête. Cela forme des "rouleaux d'eau", que cherchent les surfers.

- Le déferlement gonflant : On le trouve lui aussi près des côtes pour la même raison que le déferlement plongeant mais avec un phénoméne différent : un courant inverse (produit par le ressac), comprime sur elle-même la vague créant le gonflement. Un paquet d'eau se détache alors de la vague, non sur la créte comme les deux autres types de déferlement, mais à mi-hauteur. Cela forme un "mur d'eau".

Bien entendu, il existe aussi d'autres types particuliers de vagues :

- La houle : La houle est un cas particulier de vagues non déferlantes, qui se caractérise par un mouvement ondulatiore à la surface de la mer avec une onde qui varie lentement selon l'amplitude. La houle est créée à la suite de tempêtes ou de mers agitées. Elle ce caractérise donc par une absence de relation avec le vent. Grâce à sa puissance, la houle peut se propager sur des dizaines de milliers de kilomètres. Elle se forme souvent au large. Elle est peu significative en pleine mer alors qu'elle s'amplifie à l'approche des côtes et peut alors atteindre plusieurs mètres et déferler sur nos côtes. C'est cette houle qui donne souvent le mal de mer car elle est dite "ronde".

- Les tsunamis : Un tsunami est une onde océanique ou marine provoquée par un mouvement rapide d'un grand volume d'eau (océan ou mer) dont l'origine est le plus souvent l'effet d'un tremblement de terre ou d'une éruption volcanique. Il est associé à la naissance et au déploiement d'une immense vague qui devient déferlante et destructrice au contact des rivages terrestres.

 - Les vagues scélérates : Les vagues scélérates sont des vagues océaniques très hautes, soudaines, qui étaient considérées comme très rares, même si aujourd’hui on sait qu’elles apparaissent pratiquement au cours de toutes les tempêtes d’une certaine importance. 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 la plupart des vagues, mais elles ont un profil beaucoup plus abrupt que celles-ci.

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