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Le Peintre Fou - Trouble bipolaire

Tsunami - Partie 2

Caractéristiques physiques [modifier]

Propagation en haute mer [modifier]

Fig. 2 - Mouvement d'une particule d'eau lors du passage d'un tsunami en haute mer. Le mouvement des particules et l'amplitude du tsunami sont exagérés pour rendre le graphique lisible.
Fig. 2 - Mouvement d'une particule d'eau lors du passage d'un tsunami en haute mer. Le mouvement des particules et l'amplitude du tsunami sont exagérés pour rendre le graphique lisible.

En pleine mer, le tsunami se comporte comme la houle : c'est une onde à propagation elliptique, c'est-à-dire que les particules d'eau sont animées d'un mouvement elliptique à son passage. Il n'y a (presque) pas de déplacement global de l'eau, une particule retrouve sa position initiale après le passage du tsunami. La figure 2 illustre le déplacement des particules d'eau au passage de la vague.

Mais, contrairement à la houle, le tsunami provoque une oscillation de l'eau aussi bien en surface (un objet flottant est animé d'un mouvement elliptique à son passage, cf. point rouge du haut sur la Fig. 2) qu'en profondeur (l'eau est animée d'une oscillation horizontale dans le sens de la propagation de l'onde, voir le point rouge du bas sur la Fig. 2). Ce fait est lié à la grande longueur d'onde du tsunami, typiquement quelques centaines de kilomètres, qui est très supérieure à la profondeur de l'océan - une dizaine de kilomètres tout au plus. Il en résulte que la quantité d'eau mise en mouvement est bien supérieure à ce que la houle produit ; aussi le tsunami transporte-t-il beaucoup plus d'énergie que la houle.

Caractéristiques fondamentales [modifier]

Fig. 3 - Schéma d'une vague de tsunami : longueur d'onde et amplitude (notée I sur la figure).
Fig. 3 - Schéma d'une vague de tsunami : longueur d'onde et amplitude (notée I sur la figure).

Un tsunami possède deux paramètres fondamentaux :

  • l'énergie mécanique E libérée ;
  • pour simplifier, sa période T, c'est-à-dire le temps écoulé entre deux crêtes successives (Dans la pratique, un tsunami est un court train d'onde qui est caractérisé par son spectre de périodes – voir transformée de Fourier pour une explication détaillée).

Ces paramètres sont sensiblement constants au cours de la propagation du tsunami, dont la perte d'énergie par friction est faible du fait de sa grande longueur d'onde.

Les tsunamis d'origine tectonique ont des périodes longues, généralement entre une dizaine de minutes et plus d'une heure. Les tsunamis générés par des glissements de terrain ou l'effondrement d'un volcan ont souvent des périodes plus courtes, de quelques minutes à un quart d'heure.

Les autres propriétés du tsunami comme la hauteur de la vague, la longueur d'onde (distance entre les crêtes) ou la vitesse de propagation sont des quantités variables qui dépendent de la bathymétrie et/ou des paramètres fondamentaux E et T.

Longueur d'onde [modifier]

Fig. 4 - Propagation du tsunami en profondeur variable : augmentation de l'amplitude, diminution de la longueur d'onde et de la vitesse en milieu peu profond
Fig. 4 - Propagation du tsunami en profondeur variable : augmentation de l'amplitude, diminution de la longueur d'onde et de la vitesse en milieu peu profond

La plupart des tsunamis ont une longueur d'onde supérieure à la centaine de kilomètres, bien supérieure à la profondeur des océans qui ne dépasse guère 10 km, de sorte que leur propagation est celle d'une vague en milieu « peu profond ». La longueur d'onde λ dépend alors de la période T et de la profondeur de l'eau h selon la relation :

\lambda = T \sqrt{gh},

où g = 9,81 m˙s-2 est la gravité, ce qui donne numériquement

\lambda \approx 870 \left( \frac{T}{60\ \mathrm{min} }\right) \sqrt{\frac{h}{6\ \mathrm{km}}} km.

La période spatiale ou longueur d'onde est le plus souvent comprise entre 60 km (période de 10 min et profondeur de 1 km), typique des tsunamis locaux non tectoniques, et 870 km (période de 60 min et profondeur de 6 km), typique des tsunamis d'origine tectonique.

Vitesse de propagation [modifier]

Fig. 5 - Propagation du tsunami du 26 décembre 2004.
Fig. 5 - Propagation du tsunami du 26 décembre 2004.

Pour les tsunamis de période suffisamment longue, typiquement une dizaine de minutes, soit la plupart des tsunamis d'origine tectoniques, la vitesse v de déplacement d'un tsunami est fonction de la seule profondeur d'eau h :

v = \sqrt{gh}.

Cette formule peut être utilisée pour obtenir une application numérique :

v \approx 870 \sqrt{\frac{h}{6\,\mathrm{km}}} km/h,

ce qui signifie que la vitesse est de 870 km/h pour une profondeur de 6 km et de 360 km/h pour une profondeur d'un kilomètre. La figure 4. illustre la variabilité de la vitesse d'un tsunami, en particulier le ralentissement de la vague en milieu peu profond, notamment à l'approche des côtes.

De la variabilité de cette vitesse de propagation, il résulte une réfraction de la vague dans les zones peu profondes. Ainsi, le tsunami a rarement l'allure d'une onde circulaire centrée sur le point d'origine, comme le montre la Fig. 5. Toutefois, l'heure d'arrivée d'un tsunami sur les différentes côtes est prévisible puisque la bathymétrie des océans est bien connue. Cela permet d'organiser au mieux l'évacuation lorsqu'un système de surveillance et d'alerte est en place.

Amplitude [modifier]

Pour des tsunamis de longue période, qui présentent peu de dissipation d'énergie même sur de grandes distances, l'amplitude A du tsunami est donnée par la relation :

A \sim E^{1/2} r^{-1/2} h^{-1/4}, c'est-à-dire que l'amplitude augmente lorsque l'eau devient moins profonde, en particulier à l'approche des côtes (voir Fig. 4) et quand l'énergie est plus élevée. Elle diminue avec la distance, typiquement en 1/\sqrt{r} car l'énergie se répartit sur un front d'onde plus grand.

Pour les tsunamis de faible période (souvent ceux d'origine non sismique) la décroissance avec la distance peut être beaucoup plus rapide.

Déferlement sur les côtes [modifier]

Mouvement horizontal de l'eau [modifier]

Lorsque le tsunami s'approche des côtes sa période et sa vitesse diminuent, son amplitude augmente. Lorsque l'amplitude du tsunami devient non négligeable par rapport à la profondeur de l'eau, une partie de la vitesse d'oscillation de l'eau se transforme en un mouvement horizontal global, appelé courant de Stokes. Sur les côtes, c'est davantage ce mouvement horizontal et rapide (typiquement plusieurs dizaines de km/h) qui est la cause des dégâts que l'élévation du niveau de l'eau.

À l'approche des côtes, le courant de Stokes d'un tsunami a pour vitesse théorique

u \approx \frac{A^2}{2 h^2} v,

soit

u \approx 18 \,\left(\frac{A}{h}\right)^2 \left(\frac{h}{10\,\mathrm{m}}\right)^{1/2}\ \mathrm{km/h}.

Complexité des effets d'un tsunami en zones côtières [modifier]

Cependant, contrairement à la propagation en haute mer, les effets d'un tsunami sur les côtes sont difficiles à prévoir car de nombreux phénomènes peuvent avoir lieu. Contre une falaise, par exemple, le tsunami peut être fortement réfléchi ; à son passage on observe une onde stationnaire dans laquelle l'eau a essentiellement un mouvement vertical.

  • Selon l'angle d'attaque du tsunami sur la côte et la géométrie de celle-ci, le tsunami peut interférer avec sa propre réflexion et provoquer une série de vagues stationnaires avec des zones côtières non inondées (« nœuds ») et des zones avoisinantes particulièrement touchées (« ventres »).
  • Un tsunami à l'approche d'une île est capable de contourner celle-ci en raison du phénomène de diffraction lié à sa grande longueur d'onde ; en particulier la côte opposée à la direction d'arrivée du tsunami peut également être touchée. Lors du tsunami du 26 décembre 2004, la ville de Colombo au Sri Lanka fut inondée bien que protégée des effets directs du tsunami par le reste de l'île (voir la Fig. 5).
  • Dans les fjords et les estuaires étroits, l'amplitude de la vague peut être amplifiée, comme c'est le cas pour les marées (cette dernière peut atteindre dix mètres d'amplitude sur certaines côtes comme au Mont Saint-Michel alors qu'elle n'atteint pas un mètre sur des îles comme Madère). Par exemple la baie de Hilo a une période d'oscillation typique de 30 min et fut davantage ravagée que le reste de l'île lors du passage du tsunami de 1946, qui avait une période de 15 min : la première vague du tsunami interférait constructivement avec la troisième, et ainsi de suites.

Liste de raz-de-marée de grande importance [modifier]

Les magnitudes des séismes dans la liste ci-dessous ne sont donnés que pour les événements récents. Le nombre de victimes des tsunamis est arrondi ; il s'agit d'estimations pour les catastrophes d'avant le XXe siècle.

Sont reportés ci-dessous les tsunamis ayant fait plus de 1 000 victimes estimées, ainsi que quelques autres moins meurtriers, mais d'amplitude ou d'étendue considérables :

  • Antiquité et Moyen Âge
  • XVIIe siècle
  • XVIIIe siècle
    • 1703, Japon, 5 000 victimes.
    • 1707, Japon, 30 000 victimes.
    • 17 octobre 1737, Kamchatka et îles Kouriles : un tsunami consécutif au séisme du Kamchatka atteint 50 m de hauteur au nord des îles Kouriles.
    • 1746, Pérou, 4 000 victimes, essentiellement à Lima.
    • 1er novembre 1755, Portugal et Madère, 90 000 victimes : un séisme violent à Lisbonne provoque un tsunami et 85 % de la ville est ravagée. La revue américaine Science of Tsunamis Hazards, éditée par la Tsunami Society basée à Hawaii, a cité le cas du capitaine d'un navire britannique mouillant au large de la Barbade, dans les Antilles (à plus de 4 000 km de distance du Portugal), qui nota dans son journal de bord, le 1er novembre 1755, le déferlement d'une vague de plus de trois mètres de haut sur les plages de l'île. D'autres témoignages comparables rapportent les effets du tsunami dans les autres îles des Antilles dans l'après-midi du même jour, le séisme européen ayant eu lieu plusieurs heures auparavant.
    • 1766, Japon, 1 500 victimes.
    • 1782, Asie du Sud-Est, 40 000 victimes : un tsunami touche l'Asie du Sud-Est, principalement en Chine.
    • 1792, Japon, 15 000 victimes.
  • XIXe siècle
  • XXe siècle
    • 1923, Japon, 2 000 victimes.
    • 1933, Japon, 3 000 victimes.
    • 1er avril 1946, océan Pacifique, 2 000 victimes : un séisme de magnitude 8,6 au large de l'Alaska provoque un tsunami qui atteint 30 m en Alaska, 12 m à Hawaii, et touche le Japon ainsi que la côte ouest des États-Unis.
    • 9 juillet 1958, Alaska, 2 victimes : un glissement de terrain consécutif à un fort séisme dans la baie de Lituya en Alaska provoque le plus grand tsunami connu - il dévaste la végétation sur l'un des flancs jusqu’à une hauteur de 500 m - mais la géographie de la baie l'empêche de se propager dans l'océan Pacifique.
    • 22 mai 1960, Chili et océan Pacifique, 5 000 victimes : un séisme de magnitude 9,5 au Chili provoque un raz-de-marée meurtrier d'une hauteur allant jusqu’à 25 m au Chili, 10 m à Hawaii et 3 m au Japon.
      Voir article détaillé : Tremblement de terre de 1960 au Chili.
    • 27 mars 1964, Ouest des États-Unis, 100 victimes : un séisme de magnitude 9,3 au large de l'Alaska y provoque un tsunami de 15 m, qui touche la Californie où le niveau des eaux s'élève de 6 m.
    • 1976, Indonésie, 8 000 victimes dans l'île de Célèbes.
    • 1992, Indonésie, 2 200 morts dans l'île de Flores.
    • 17 juillet 1998, Papouasie-Nouvelle-Guinée, 2 000 victimes : un séisme de magnitude 7,0 à 20 km des côtes provoque un tsunami local d'une hauteur d'environ 10 m.
  • XXIe siècle
    • 26 décembre 2004, océan Indien, au moins 285 000 victimes (bilan officiel au 30/01/2005) : un séisme de magnitude 9,1 à 9,3 au large de l'Indonésie provoque un tsunami qui touche les pays d'Asie du Sud (Indonésie, Malaisie, Thaïlande, Inde, Sri Lanka) et dans une moindre mesure les côtes orientales de l'Afrique.
      Voir article détaillé: tsunami du 26 décembre 2004.
    • 17 juillet 2006, 668 morts : un séisme de 7,7 au large de la côte sud de Java provoque un tsunami faisant 668 morts, 287 disparus, 878 blessés et environ 100 000 sinistrés (au 22 juillet). Le système d'alerte mis en place après le tsunami du 26 décembre 2004 s'est révélé déficient.

Sources : voir Bibliographie thématique : statistiques sur les tsunamis.

Mégatsunamis [modifier]

Article détaillé : Mégatsunami.

On définit comme mégatsunami un tsunami dont la hauteur au niveau des côtes dépasse cent mètres. Un mégatsunami, s'il se propage librement dans l'océan, est capable de provoquer des dégâts majeurs à l'échelle de continents entiers. Les séismes étant incapables a priori d'engendrer de telles vagues, seuls des événements cataclysmiques, tels un impact météoritique de grande ampleur ou l'effondrement d'une montagne dans la mer, en sont la cause possible. Au-delà du fantasme, on notera les faits suivants :

  • Aucun mégatsunami non local n'a été rapporté dans l'histoire de l'humanité. Notamment, l'explosion du Krakatoa en 1883 et l'effondrement du volcan de Santorin dans l'Antiquité n'en ont pas produit.
  • Les causes possibles d'un mégatsunami sont des phénomènes rares, espacés d'échelles de temps géologiques —­ au bas mot plusieurs dizaines de milliers d'années, si ce n'est des millions d'années. Certains scientifiques estiment cependant qu'un mégatsunami aurait récemment été provoqué par l'effondrement du Piton de la Fournaise sur lui-même, à la Réunion : l'événement remonterait à 2 700 avant Jésus-Christ environ.
  • Les glissements de terrain produisent des tsunamis de courte période qui ne peuvent se propager sur plusieurs milliers de kilomètres sans dissiper leur énergie. Par exemple, lors des glissements de terrain à Hawaii en 1868 sur le Mauna Loa et en 1975 sur le Kilauea, des tsunamis locaux importants furent générés, sans que les côtes américaine ou asiatique distantes ne fussent inquiétées.

Le risque de mégatsunami reste cependant médiatisé et surévalué. Des modèles controversés prédisent en effet deux sources possibles de mégatsunami dans les prochains millénaires : sont envisagés un effondrement le long des flancs du Cumbre Vieja aux Canaries (mettant la côte est du continent américain en danger) et un autre au Kilauea à Hawaii (menaçant la côte ouest de l'Amérique et celles de l'Asie). Des études plus récentes remettent en cause le risque d'effondrement sur les flancs de ces volcans, d'une part, et le caractère non local des tsunamis engendrés, d'autre part.

Sources : Bibliographie thématique : mégatsunamis.

Phénomènes comparables [modifier]

On ne doit pas confondre le phénomène avec celui de la vague scélérate créée localement et fugitivement en pleine mer par le vent par un phénomène de résonance et d'amplification de la houle accompagné de la réfraction des vagues sur des obstacles terrestres, l'ensemble créant des interférences dont l'amplitude peut temporairement dépasser très largement celle de la seule houle.

Toutefois, certains raz-de-marées causés par le creusement et l'atténuation brutale de cyclones les plus violents peuvent avoir un comportement similaire au tsunami (y compris dans son intensité, sa propagation sous forme d'onde sur de grandes distances, ou ses effets dévastateurs sur les côtes).

Dans certains cas, l'origine sismique ou cyclonique du tsunami ne peut pas être complètement déterminé avec certitude, tel que les vagues géantes qui ont touché les îles de la Réunion et Maurice vers le 13 mai 2007. En effet, l'onde de houle provenait du Sud de l'Océan Indien, dans la région des îles Kerguelen où sévissait un violent cyclone subtropical, mais aussi une région connue pour son activité sismique fréquente. Il n'est pas exclu que les deux phénomènes se soient combinés, bien qu'aucun séisme important n'ai pu être détecté dans cette région où l'on dispose de très peu d'instruments de mesure.

Voir également [modifier]

   
Commons:Category:Tsunamis

Une catégorie de Wikimedia Commons propose des documents multimédia sur Tsunamis.

Liens externes [modifier]

Cet article a beaucoup trop de liens externes qui ne sont pas des sites de référence dans le domaine du sujet. Il est souhaitable – si cela présente un intérêt – de citer ces liens comme source.

Étymologie [modifier]

Statistiques [modifier]

Organes de surveillance et d'alerte [modifier]

Dossiers généraux [modifier]

Prévention [modifier]

Mégatsunamis [modifier]

Galeries photo [modifier]



21/09/2007
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