TPE SUR LA HOULE

2) La formation :

 

a) La naissance :

 

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, la marée n'est pas à l'origine de la houle.

La principale cause de sa formation est le vent par déplacement des particules d'air des hautes pressions vers les basses pressions.

 

Lorsque le vent se met à souffler sur une étendue d’eau calme, il se forme des rides à la surface de la mer. Elles sont provoquées par des turbulences (variations locales de pression), qui accompagnent les déplacements d'air.

 

Lorsque ces rides sont formées, elles donnent une prise au vent, et quand celui-ci a au moins atteint une vitesse de quatre noeuds (=7,408 km/heure), il renforce ces oscillations et les fait grandir. Le vent est rarement régulier et va engendrer des vagues de différentes tailles, les plus petites se briseront et alimenteront les plus grosses en énergie pour les renforcer.

 

L’air en mouvement au dessus de la mer adhère aux particules d’eau de la surface (qui sont fortement liées à celles de l'intérieur de la vague), donc lorsque le vent pousse l'eau devant lui, il entraîne les molécules d'eau de la surface, qui entraînent elles mêmes les molécules d'eau de la vague. Cela entraîne donc une légère élévation du niveau de l'eau vers l'avant, alors qu'un creux se forme a l'arrière (1ère phase).

 

La pression hydrostatique (ou poussée d’Archimède) et l'affaissement de la vague se compensent petit à petit (2ème phase).

 

La pression hydrostatique tend donc à combler le creux (3ème phase) pendant que le poids de la vague permet un affaissement du front.

 

Tout ceci amène à un balancement de la vague du front vers le creux (de l’avant vers l’arrière) et donc à une oscillation autour du niveau moyen de la mer (4ème phase).

Schémas illustrant les 4 phases de la création d’une vague :

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Enfin, pour passer de la naissance à la croissance, c'est à dire arriver à des vagues stables et durables il faut que la distance entre deux crêtes dépasse 17 millimètres, car sinon il se formera des vaguelettes qui s'éteindront dès la fin du coup de vent.

 

Lorsque tous ces éléments sont respectés les vagues vont alors connaître une phase de croissance continue qui se poursuit tant que leur célérité (ou vitesse de propagation) reste inférieure à la vitesse du vent.

 

b) La croissance :

 

La croissance de la vague est déterminée par 3 facteurs :

 

- la vitesse du vent.

- la durée pendant laquelle le vent souffle.

- la distance sur laquelle le vent souffle : le fetch.

 

         L'influence de la vitesse du vent sur la taille des vagues est donnée par l'échelle de Beaufort, qui montre que plus le vent souffle fort, plus les vagues seront grosses :

 

L’Echelle de Beaufort
Degré	Etat de la mer	Vitesse du vent en km.h-1	Hauteur des vagues en m
0	Calme	< 1	0
1	Très légère brise	1 à 5	0,1
2	Légère brise	6 à 11	0,2 à 0,3
3	Petite brise	12 à 19	0,6 à 1
4	Jolie brise	20 à 28	1 à 1,5
5	Bonne brise	29 à 38	2 à 2,5
6	Vent frais	39 à 49	3 à 4
7	Grand frais	50 à 61	4 à 5,5
8	Coup de vent	62 à 74	5,5 à 7,5
9	Fort coup de vent	75 à 88	7 à 10
10	Tempête	89 à 102	9 à 12,5
11	Violente tempête	103 à 117	11,5 à 16
12	Ouragan	118 et plus	14 et plus

 

 

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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L'influence de la durée du vent sur la taille des vagues a été déterminer par l’océanologue Norvégien Sverdrup, qui a établi qu’un vent de force 7 (=30nœuds) soufflant en haute mer formait des vagues dans le rapport ci dessous :

 

 

Graphique correspondant au tableau précédent :

 

  

Grâce à ce dernier, on se rend compte que plus le vent souffle longtemps, plus les vagues seront grosses.

 

            L'influence du fetch est démontrée par le tableau suivant, dans lequel, toujours pour un vent de force 7, sont mis en rapport la distance du fetch et la hauteur des vagues formées :

 

 

Graphique correspondant au tableau ci-dessus :

 

 

Ici, on observe que plus le fetch est long, plus les vagues seront grosses. Cela peut notamment expliquer le fait qu’en Méditerranée les vagues sont petites, car en effet le fetch y est très court.

 

Par ailleurs, la houle est ce que l’on appelle une onde courte. Les ondes courtes sont caractérisées ainsi du fait que leur longueur d'onde est au moins deux fois plus faible que la profondeur de l'océan. Or, la longueur d'onde de la houle est de l'ordre d'une centaine de mètres et se trouve en eau profonde, au large, où la profondeur de l'océan est supérieure à 4000 mètres. Par conséquent nous sommes bien dans le cas d’une onde courte.

 

c) La maturité :

 

La maturité correspond à l’état de la houle lorsque celle-ci atteint un moment d’équilibre. Ceci ce produit lorsque la vitesse (ou célérité) de la vague approche de celle du vent. Le mouvement n’a dès lors plus besoin d’être entretenu puisque la houle est « autonome ». Le vent a donc permis la naissance et la croissance de la houle jusqu’à la maturité, et dorénavant il ne fait plus que l’entretenir.

 

Cependant, les vagues n’atteignent pas toutes en même temps l’état de maturité. En effet, la période de croissance sera d’autant plus longue que le vent soufflera fort.

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Par exemple, la houle mettre moins d’une heure pour atteindre son état de maturité avec un vent de force 3 (de 7 à 10 nœuds = 13 à 19 km/h). D’autres vagues mettront par contre 8 heures pour atteindre cet état avec un vent force 5 (de 17 à 21 nœuds = 31 à 39 km/h) et même 3 jours avec un vent force 10 (de 48 à 55 nœuds = 89 à 102 km/h).

 

Par ailleurs, lors de grosses tempêtes, il est rare que la houle atteigne l’état de maturité. En effet, ces dernières sont la plupart du temps trop brèves et le fetch insuffisant pour que les vagues et le vent aient la même vitesse.

 

Photo d’une tempête en pleine mer…