Les vagues voyous sont mystérieuses et grosses

Tenez-vous près du rivage et regardez les vagues arriver, et vous remarquerez que la plupart arrivent à peu près de la même taille. Il y a une petite variation, mais l’écrasante majorité ne se démarque pas de la foule. Tous les jours sauf les plus orageux, ils ont une régularité presque apaisante.

De temps en temps cependant, en haute mer, une vague scélérate se présente. Ces vagues anormalement grandes peuvent surprendre et sont dangereuses même pour les plus gros navires. Des recherches sont en cours pour déterminer ce qui crée ces ondes et comment elles pourraient être identifiées et suivies à l’avance.

Le mythe devient réalité

Le MS Riverdance s’est échoué après avoir été frappé par une vague scélérate au large de Blackpool en 2008. Le navire a finalement été démantelé sur place car les tentatives de renflouement du navire ont échoué. Crédit : Susan Noble, CC-BY-SA 2.0

Les histoires de vagues scélérates font depuis longtemps partie du folklore et des légendes maritimes. Pendant des siècles, les marins ont raconté des histoires de «murs d’eau» qui apparaissaient en pleine mer, brisant les navires en morceaux alors que les vagues imposantes s’écrasaient sur le navire.

Il ne faut pas non plus les confondre avec les tsunamis. Ceux-ci sont généralement causés par le déplacement de l’eau d’un volcan ou d’un tremblement de terre ou d’une perturbation similaire importante. Les tsunamis apparaissent à peine comme plus qu’une ondulation dans l’océan, ne s’élevant qu’une fois qu’ils sont sur le point de se briser sur le rivage. Les vagues scélérates sont tout le contraire, se tenant à grande hauteur en haute mer et posant un danger majeur pour tout navire ou plate-forme pris sur le chemin.

Malgré de nombreuses anecdotes sur de tels phénomènes, cependant, la science dominante a été lente à accepter l’existence d’ondes scélérates. Les modèles établis pour la création et la propagation des vagues ne pouvaient tout simplement pas rendre compte d’un tel comportement. Ainsi, les ondes scélérates sont restées largement ignorées par la littérature scientifique. Une poignée d’articles et de textes se sont penchés sur l’idée de vagues incroyablement grandes, mais le concept était considéré comme un peu plus qu’un curieux mythe.

L’enregistrement précis de la vague scélérate qui a frappé la plate-forme Draupner en 1995 a déclenché un changement dans la communauté scientifique au sens large, entraînant une vague de recherches pour mieux comprendre les vagues scélérates. Crédit : Paolosan, CC-BY-SA-4.0

Tout a changé en 1995. La plate-forme du gazoduc Draupner en mer du Nord a été frappée par une vague scélérate d’une hauteur maximale de 25,6 mètres. C’était une énorme vague, bien au-dessus de la hauteur de vague significative typique de seulement 12 mètres dans la localité dans des conditions typiques. La grande rupture était que la plate-forme Draupner était équipée d’un enregistreur d’ondes à télémètre laser précis, qui enregistrait avec précision la hauteur de l’onde lors de son passage. Heureusement, la plate-forme n’a subi que des dommages mineurs, mais les données capturées ont bouleversé l’océanographie pour les années à venir.

La mesure de l’onde Draupner a complètement changé le consensus scientifique ; il y avait désormais des preuves irréfutables que les ondes scélérates existaient vraiment. La recherche a pris son envol, les scientifiques réalisant rapidement que les vagues scélérates se situaient en dehors des modèles gaussiens typiques utilisés pour prédire la hauteur et l’activité des vagues.

Au début des années 2000, les scientifiques avaient déterminé que les ondes scélérates n’étaient pas non plus des événements obscurs, 1 sur 10 000 ans. En 2004, les satellites de l’Agence spatiale européenne étaient utilisés pour repérer les vagues scélérates dans l’océan. Les chercheurs ont trouvé dix vagues scélérates de plus de 25 mètres de hauteur après avoir sondé une section de l’Atlantique Sud pendant seulement trois semaines.

En un temps relativement court, la science était passée de l’incrédulité aux vagues scélérates à la découverte de celles-ci apparaissant régulièrement dans le monde entier. Cela a soulevé de sérieuses inquiétudes, en particulier dans le monde de la conception des navires. Les navires marchands modernes étaient traditionnellement conçus pour résister à des hauteurs de vagues de l’ordre de 11 mètres. Maintenant, on comprend mieux que des vagues de plus de 20 mètres ne sont pas inattendues et que des vagues jusqu’à 30 mètres sont possibles. Il a mené des appels pour augmenter la hauteur minimale des vagues que les navires sont censés supporter, pour donner aux navires marchands une plus grande chance de survivre à une rencontre avec une vague scélérate.

À la recherche d’une réponse

La définition moderne d’une vague scélérate est une vague qui est plus de deux fois plus haute que la hauteur significative de la vague. La hauteur significative des vagues est déterminée en prenant la moyenne du tiers supérieur des vagues dans un état de mer donné. Ainsi, une vague scélérate se démarque en étant plus de deux fois plus haute que les autres vagues hautes dans une zone donnée.

Les scientifiques espèrent mieux comprendre les causes de la formation des ondes scélérates. Plutôt qu’une cause unique, les recherches actuelles suggèrent qu’une variété de facteurs différents peuvent entrer en jeu pour générer une vague scélérate.

Une simulation de la vague Draupner réalisée en 2019. Dans la première rangée, les vagues se rencontrent à un angle de 0 degrés, tout en se rencontrant à 60 degrés et 120 degrés respectivement dans les rangées 2 et 3. Notez la montée significative en hauteur dans la troisième rangée, où les chercheurs ont découvert qu’un jet d’eau vertical augmentait rapidement la hauteur des vagues. Crédit : McAllister et al 2019, CC-BY-4.0

L’interférence constructive est l’un des moyens les plus simples de formation d’une onde non fiable. C’est là que des vagues séparées voyageant dans l’eau se rejoignent et se rencontrent, où leurs pics et leurs creux s’alignent, et les vagues interfèrent de manière constructive pour devenir plus grandes qu’auparavant. Des simulations ont suggéré que les angles auxquels ces trains d’ondes se rencontrent pourraient jouer un rôle important. Une simulation a montré que des vagues se rencontrant à un angle de 120 degrés entraînaient la génération de vagues voyous raides.

Les interactions entre la houle et les courants océaniques sont également soupçonnées d’être un moyen de formation de vagues scélérates. On pense que ce mécanisme est en jeu au large des côtes de l’Afrique du Sud, où de grandes vagues scélérates se forment dans la région du puissant courant Agulhas. Lorsqu’une houle se déplace dans la direction opposée à un courant océanique, on pense que le courant a un effet de focalisation sur les vagues. Le courant ralentit le front des vagues, rapprochant les vagues suivantes et augmentant la hauteur globale des vagues.

D’autres explications incluent des phénomènes non linéaires, où une onde dans une série d’ondes peut aspirer l’énergie de celles qui l’entourent, devenant plus grande en elle-même. Ce phénomène a été démontré en laboratoire avec succès dans des tests de réservoir d’eau.

Des recherches sont en cours pour mieux prévoir et comprendre ces événements de vagues. Un article de recherche récent a été publié sur la tentative d’observation des ondes scélérates sur le terrain visant à explorer ces effets causaux. Une bouée à vagues équipée de systèmes de mesure inertiels et d’un GPS différentiel pour une grande précision a été utilisée pour mesurer une vague scélérate au large des côtes du Canada de 2020 à 2021.

L’étude a réussi à capturer des données sur une vague scélérate de 17,6 m de hauteur du creux à la crête, dans un état de mer où la hauteur significative des vagues n’était que de 6,05 m en comparaison. Avec un rapport de hauteur de 2,9 par rapport à la hauteur de vague significative et une hauteur de crête 1,98 fois plus élevée, les auteurs de l’étude pensent qu’il s’agit de la plus grande hauteur de vague voyous normalisée enregistrée à ce jour. Notamment, l’équipe n’a pas découvert de preuves d’effets non linéaires dans la génération de la vague scélérate.

Il faudra probablement de nombreuses années de recherche et de modélisation supplémentaires avant que le phénomène des ondes scélérates ne soit vraiment compris. Les efforts ne seront espérés que par une meilleure compréhension, avec plus de gens de mer et de chercheurs conscients des vagues scélérates et donc mieux à même de capturer des données sur elles quand et où elles se produisent.