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

VENT
Vent = 2 -3 m/s
Vitesse, C — 30- 60 cm/s
Longueur, L = 6,1 - 18,3 cm
Fm. 7.5 Système de rides formées par
des vaguelettes à longue crête pour des
vents de 2-3 m/s (4-6 kn). La vitesse et la
longueur des vagues sont plus grandes que
dans la figure 7.4, et les vagues se déplacent,
en plus grande proportion, dans
la direction du vent. (D'après Van Dom n
1974)
ber l'écoulement de l'air. La surface de l'eau est maintenant
devenue « hydrodynamiquement rugueuse », ce
qui entraîne des variations turbulentes de la pression du
vent, donc un accroissement de la quantité d'énergie qui
alimente les vagues et les fait croître en longueur et en
hauteur. Il s'établit un mécanisme de rétroaction par
lequel les perturbations du vent causées par la surface
ondulée de la mer accroissent la quantité d'énergie
transmise du vent à l'eau, et ainsi de suite. De plus, le
mécanisme favorise la croissance des vagues dont les
crêtes se propagent presque dans la direction du vent, ce
qui limite la dispersion de l'énergie dans d'autres
directions. Par des vents de vitesse supérieure à 3 m/s, le
champ d'ondes devient de plus en plus irrégulier, car les
différences de hauteur, de longueur, de vitesse et de
période des vagues sont encore accrues par le vent. En
outre, dans l'aire de génération des vagues, les interactions
vague-vague agissent sur le transfert d'énergie
des ondes plus courtes ou plus longues, et la longueur
d'onde dominante s'accroît.
Lorsque la croissance des vagues de vent a dépassé
le stade des ondes capillaires, il n'est plus possible de
distinguer entre des groupes d'ondes particuliers. Il
s'agit plutôt d'un ensemble de vagues qui se déplacent
de 0 à environ 50 0 vers la droite et vers la gauche par
rapport à la direction du vent, direction dont la description
n'a de sens que sur le plan statistique. Au lieu de
divers groupes d'ondes identifiables, l'ensemble forme
un spectre continu d'ondes dont les hauteurs, les
périodes, etc. varient des infimes vaguelettes capillaires,
se dissipant par frottement, aux ondes énormes dont les
propriétés sont limitées par l'équilibre qui s'établit entre
le taux auquel l'énergie est fournie par le vent et le taux
auquel l'énergie se dissipe par des processus comme le
déferlement (mer entièrement levée). Il n'est que rarement
possible de trouver des systèmes d'ondes bien définis
associés à des vents intenses. Par exemple, l'auteur,
qui était un jour à bord d'un voilier encalminé dans le
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détroit Juan de Fuca, a été témoin de l'arrivée d'ondes
de gravité déferlantes abruptes, hautes d'envrion 30 cm,
alignées en rangées véritablement parallèles sur une
longue distance le long du bord antérieur d'une ligne de
grains venant du sud. La première crête du système est
arrivée à peine quelques secondes après un violent courant
descendant et a été accompagnée de vents horizontaux
de plus de 10 m/ s. Après le passage du front, les
séries régulières d'ondes se sont transformées en une
mer irrégulièrement agitée, typique de celles produites
par des vents puissants.
Statistiques relatives aux vagues
Afin de décrire et de prévoir l'état de la mer, il
existe aujourd'hui des techniques remarquablement efficaces
qui relient certaines propriétés statistiques du
champ d'onde à la force, la course et la persistance du
vent. Bien que la théorie fasse partie intégrante de ces
techniques, leur base s'appuie sur des observations
réelles venant de diverses sources. Il s'agit notamment
des journaux de bord, des bouées houlométriques (instruments
attachés à un navire ou au fond et dont l'accéléromètre
enregistre la hauteur des vagues à la surface),
des accéléromètres embarqués, attachés à la coque, des
capteurs de pression fixés au fond, des altimètres au
laser aéroportés, des tiges houlométriques à capacitance
qui utilisent la conductivité électrique de l'eau de mer et,
plus récemment, des altimètres au laser sur satellite et
des radars trans-horizon. Grâce à l'amélioration constante
des méthodes de prélèvement et des quantités de
données sur le vent et sur les vagues, les techniques de
prévision se raffineront.
Une façon de prévoir les hauteurs des vagues dans
une aire génératrice d'ondes est de comparer des valeurs
connues de vitesse, de persistance et de course du vent à
un nombre E, établi à partir d'un enregistrement de
vagues obtenu à un point fixe en eau profonde. Lorsque
la valeur de E est établie pour toutes les conditions de
vent, il s'agit simplement de dresser des graphes ou des
tableaux qui permettent à l'utilisateur de relier un vent
donné à E, puis à la hauteur, la période ou la longueur
de la vague correspondante. Un enregistrement de
vagues typique (fig. 7.6) à partir d'une bouée houlométrique
ou d'un accéléromètre embarqué est composé
d'une série d'enregistrements de 20 min obtenus toutes
les 3 h pendant la durée de l'expérience. Le calcul de E
pour chaque segment de 20 min est simple. On divise
d'abord l'enregistrement en petits segments égaux, par
exemple équivalents à 1 s. Puis, lorsque la hauteur
moyenne de toutes ces valeurs incrémentielles a été
déterminée (correspondant approximativement au
niveau de la mer en l'absence de vagues), les différences
de hauteur entre la hauteur d'eau réelle et la valeur
moyenne à chaque point est déterminée. Les écarts, ou
amplitudes, sont alors mis au carré et additionnés. Le
résultat est divisé par le nombre de valeurs utilisées, puis
multiplié par 2; dans l'exemple ci-dessus, le nombre de
valeurs utilisées est 1 200 s + 1 s = 1 200. Exprimé de
façon mathématique,
E =- 2
N
(a 2 +
1 a2 2 + + aN2)