Les vagues

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  • Publié le : 11 octobre 2010
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Les Vagues
I. Définition.
Les vagues sont le déplacement à la surface des océans d'ondes périodiques générées par le vent.
Les vagues marines ont une grande variété de formes, de dimensions et de vitesses de propagation. Leur comportement peut être modélisé à partir des formes ondulatoires, beaucoup plus simples, utilisées par les mathématiciens, et analysé en termes de période, vitesse etécartement (longueur d'onde). Pour les grandes vagues océaniques, la vitesse de propagation est proportionnelle à la période : plus les vagues sont espacées, plus elles voyagent vite. Une autre équation établit que la longueur d'onde est proportionnelle au carré de la période.

Mouvement des particules d'eau dans une vague. Il faut faire la distinction entre les vagues ordinaires, duesà un simple vent sur la mer, et la houle causée par des courants atmosphériques éloignés. La hauteur, la longueur entre les crêtes, la période et la direction des vagues sont très variables. Le temps ou durée d'action et la distance ou longueur d'action permettent d'évaluer la force du vent de mer.

II. Genèse des vagues.
Parmi les différents types de vagues, on nomme houle forte les ondesd'une période moyenne de 20 s, qui se traduit par des écartements de plus de 600 m et des vitesses de propagation supérieures à 30 m/s. Les vagues de houle ordinaire, plus rapprochées, ont une période d'environ 10 s pour un écartement de 150 m et une vitesse de 15 m/s. Les vagues de vent marin, d'une période de 7 s, ont un écartement de 75 m pour une vitesse de 10 m/s. Enfin les vagues du littoral,à l'intérieur des baies, ont des périodes plus courtes, de l'ordre de 3 s, ce qui se traduit par des écartements de 15 m et des vitesses de 5 m/s. Les rides à la surface des étangs ont une période de 0,5 s, une longueur de 0,4 m et une vitesse de 0,8 m/s.

Les vagues sont générées par le vent (1, voir image ci-dessus). En l'absence de vent les vagues continuent à se propager librement, c'est cequ'on appelle la houle (2). Aux abords des côtes, ces vagues sont modifiées par la présence du fond (3, pour des profondeurs inférieures à 300 m) et en particulier la rugosité du fond (rides, roches) qui peut être elle-même due aux vagues. Enfin les vagues déferlent (4) sur la plage ou les hauts-fonds, récifs et autres, pour des profondeurs de 1 à 20 m, perdant toute leur énergie qui est enpartie communiquée aux courants. Ces courants et les vagues sont responsables de l'essentiel des mouvements de sédiments sur les plages : érosion, formation de barres ...
En pratique ces 4 zones peuvent se chevaucher, la "mer du vent" est souvent mêlée à la houle, et le vent peut souffler sur la zone de déferlement près de la plage, générant des vagues localement, près du rivage. La propagation desvagues est influencée par les courants et les variations du niveau d'eau, mais à leur tour les vagues modifient les courants et le niveau moyen de l'eau. Ces effets, en plus des forces exercées par les vagues sur les structures et les sédiments, expliquent le grand intérêt porté aux vagues par les ingénieurs civils. Même si les surcotes dues aux vagues sont modestes (quelques dizaines decentimètres tout au plus) elles se superposent aux marées, aux surcotes dues au vent et à l'effet de baromètre inverse.
La hauteur des vagues (la distance verticale entre un creux et une crête) est plus difficile à modéliser. Elle est principalement déterminée par la force du vent, le temps pendant lequel il souffle et la longueur du plan d'eau sur lequel il s'exerce. En pleine mer, l'interaction estsouvent très longue, et les vents d'une dépression peuvent générer des vagues de période et d'amplitude élevées. Dans leur ensemble, les vagues se déplacent dans une direction proche de celle du vent : lorsqu'elles quittent la zone de genèse, elles continuent sur leur lancée sous forme de houle.
III. Les vagues en mouvement.
Quand les vagues de houle s'éloignent de la zone de genèse,...
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