Océanographie de la côte de la Colombie-Britannique - Pêches et ...

Chapitre 6. Nature des ondes océaniques
L'étude des ondes océaniques est l'une des branches
les plus ardues et les plus avancées de l'océanographie.
Les études, qui ont commencé au début du
XIXe siècle, portaient sur les ondes de surface; elles englobent
maintenant la recherche sur la génération, la
propagation et l'amortissement de divers types d'ondes.
Malgré les progrès considérables accomplis dans la compréhension
du sujet, de nombreuses questions fondamentales
liées aux ondes océaniques demeurent sans
réponse. Par exemple, il est évident que les vents engendrent
des vagues à la surface de l'océan, mais la façon
dont ils agissent est encore fort discutée.
Terminologie
Toutes les oscillations de l'océan sont produites de
la même façon générale. Tout d'abord, un mécanisme,
tel le vent ou un bateau, fait perdre à l'eau son état
d'équilibre ou stable (fig. 6.1). Puis, un mécanisme rétablisseur,
telle l'attraction gravitationnelle de la Terre,
entre en jeu et force l'eau à revenir à sa position d'équilibre.
À cause de son inertie, l'eau dépasse ce point et
crée une distorsion dans le sens opposé. Encore une fois,
l'eau est ramenée vers son niveau d'équilibre, mais
l'inertie l'entraîne encore au-delà. Le processus entier se
répète donc à intervalles réguliers. (Un pendule en
mouvement est soumis à une action semblable). Le
résultat net est une perturbation progressive, ou signal,
qu'on appelle onde.
parois
vitrées
Fio. 6.1 Ondes de gravité superficielles produites dans un réservoir
générateur de vagues. L'aube motorisée est le mécanisme « perturbateur
», et la gravité, le mécanisme « rétablisseur ».
Trois facteurs déterminent les caractéristiques
d'une onde : a) le type de perturbation appliquée
d'abord à l'eau ainsi que la forme de son application —
soit de façon continue pour produire une onde entretenue,
soit de façon ponctuelle pour permettre à l'onde
de se propager sous forme d'oscillation libre; b) le type
de mécanisme rétablisseur qui force l'eau à retourner
vers son point d'équilibre; et c) les propriétés de l'eau.
Les oscillations libres à la surface, pour lesquelles la
gravité est le mécanisme rétablisseur, seront principalement
étudiées.
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La figure 6.2 illustre les composantes d'une onde.
La période de l'onde est le temps qui s'écoule entre les
passages en un point fixe de deux crêtes successives. La
vitesse de l'onde se mesure par rapport à un point fixe;
on l'appelle également célérité ou vitesse de phase de
l'onde.
direction do
propagation
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FIG. 6.2 Terminologie générale des ondes. La période de l'onde est le
temps que met une longueur de celle-ci à atteindre un point fixe. La
vitesse de l'onde (célérité ou vitesse de phase) mesure le taux de
déplacement au-dessus du fond.
De plus, il est utile d'établir une distinction entre
eau profonde, eau intermédiaire et eau peu profonde,
relativement à la séparation horizontale entre des crêtes
adjacentes. Si la profondeur totale de l'eau est supérieure
au 1/4 de la longueur d'onde (voir fig. 6.3A), l'eau
est dite profonde et les ondes sont des vagues en eau
profonde ou vagues courtes (raccourcir les ondes a le
même effet sur leurs propriétés qu'approfondir l'eau);
les vagues dues au vent font généralement partie de cette
catégorie. D'autres part, si la profondeur de l'eau se
situe entre le 1/4 et le 1/20 de la longueur d'onde, les ondes
sont des vagues en eau intermédiaire; la houle de la
plate-forme continentale, générée en haute mer, est
généralement de ce type. Enfin, si la profondeur de
l'eau est inférieure à 1/20 de la longueur d'onde (fig.
6.3B), l'eau est peu profonde et les ondes sont des
vagues en eau peu profonde ou vagues longues; les
marées et les tsunamis font partie de cette catégorie,
leurs longueurs d'onde étant supérieures à des centaines
de kilomètres, alors que la profondeur de l'océan
n'excède jamais 13 km.
Les vagues en eau profonde ne sont pas influencées
par le fond; leurs mouvements sont donc identiques à
ceux en eau de profondeur infinie. D'autre part, les
vagues en eau intermédiaire sont partiellement touchées
par la topographie du fond, et les vagues en eau peu
profonde sont fortement influencées par des variations
de profondeur. Le tableau suivant offre un résumé des
profondeurs pour chaque type de vague (P est la profondeur
moyenne de l'eau, L est la longueur d'onde en