Pourquoi la mer se soulève-t-elle
à l'approche d'un typhon ?
Dans les actualités sur les typhons, on parle d'abord de se préparer au vent violent et aux fortes pluies. Mais il existe aussi un autre phénomène, distinct : la mer elle-même se soulève. Sans signe annonciateur particulier, les routes du littoral peuvent être englouties par les vagues. C'est ce qu'on appelle l'« onde de tempête ».
Une ville côtière, la nuit, alors qu'un typhon de grande ampleur approche. Le vent n'est pas encore très fort, et la pluie ne tombe pas encore vraiment dru. Pourtant, de l'autre côté de la digue, le niveau de la mer est visiblement plus haut que d'habitude.
Peu à peu, les vagues commencent à passer par-dessus la digue, et l'eau de mer se déverse sur la route. Cela peut sembler soudain, mais un changement discret était à l'œuvre depuis un moment déjà.
La véritable cause de ce phénomène, c'est que le typhon lui-même soulève la mer et la pousse vers la côte.
La mer se soulève pour deux raisons seulement
Le centre d'un typhon est une zone de basse pression. La force de l'air qui appuie sur la mer diminue d'autant, et la mer se soulève (effet d'aspiration).
Le vent violent qui souffle autour du typhon pousse continuellement l'eau de mer vers la côte (effet d'entassement par le vent). Cet effet est particulièrement fort au fond des baies.
Voyons ces deux mécanismes l'un après l'autre.
Raison 1 : quand la pression baisse, la mer se soulève
Imaginez que vous aspirez un peu d'eau dans une bouteille avec une paille. En raréfiant l'air à l'intérieur de la paille (en abaissant la pression), l'eau, poussée par la pression atmosphérique extérieure, remonte dans la paille.
Le centre d'un typhon produit un effet similaire à la surface de la mer. Comme la pression y est plus basse qu'aux alentours, la force de l'air qui appuie sur la mer diminue d'autant, et la mer se soulève en forme de dôme près du centre du typhon. On appelle cela l'effet d'aspiration.
Chaque baisse de pression d'un hectopascal (hPa) fait monter la mer d'environ 1 cm. La pression au centre d'un typhon puissant peut fréquemment descendre sous 950 hPa, soit un écart de 50 à 90 cm ou plus par rapport à la normale (environ 1013 hPa). Le calcul détaillé est présenté dans le menu dépliant en fin d'article.
Raison 2 : le vent pousse l'eau de mer vers la côte
Vous avez peut-être déjà remarqué, en agitant la main dans une seule direction à la surface de l'eau d'une piscine, que l'eau finit par s'accumuler doucement de ce côté-là et par se soulever. Le vent violent d'un typhon produit le même effet, mais à l'échelle de toute une mer.
Quand le vent souffle longtemps dans la même direction, l'eau de mer est poussée peu à peu par ce vent et, sur un littoral fermé ou dans une baie qui se rétrécit vers le fond, elle n'a plus d'échappatoire et s'accumule. On appelle cela l'effet d'entassement par le vent. Cet effet est d'autant plus fort qu'on est proche du fond de la baie, et que le vent souffle vers ce fond.
Au Japon, une ville située au fond d'une baie a autrefois subi des dégâts considérables à cause d'une onde de tempête record incluant cet effet d'entassement. Lors du typhon Vera (Ise-wan Taifū, 1959), une onde de tempête de plus de 3 m a été observée près du port de Nagoya.
L'onde de tempête s'ajoute au cycle normal des marées (marée haute, marée basse). Si le pic de l'élévation due au typhon coïncide, par hasard, avec l'heure de la marée haute, les deux effets s'additionnent et le niveau d'eau devient encore plus élevé. Il est recommandé de vérifier non seulement les informations sur le typhon, mais aussi l'heure de la marée haute.
Alors, que faire ?
- Quand un typhon approche, vérifiez si votre domicile se trouve dans une « zone d'inondation prévue par onde de tempête »Vous pouvez le vérifier sur la carte des risques (hazard map) de votre commune. Soyez particulièrement vigilant si vous êtes près de la mer ou en zone basse.
- Si un danger est prévu, évacuez avant l'arrivée de l'eau, pendant qu'il fait encore jourÉvacuer de nuit, ou se déplacer une fois que l'eau a commencé à monter, est dangereux car on n'y voit plus la route.
- Si vous évacuez en voiture, n'entrez pas sur une route inondéeMême avec seulement quelques dizaines de centimètres d'eau, une voiture peut se mettre à flotter ou caler. Ne forcez pas le passage : choisissez un autre itinéraire ou un point plus haut.
Si l'eau est déjà toute proche, ou si la route commence à être inondée, ne cherchez pas à vous déplacer loin : montez plutôt à un étage supérieur d'un bâtiment solide à proximité (évacuation verticale). Marcher dans l'eau est dangereux, même si le niveau paraît faible, car on peut perdre pied.
L'onde de tempête ne se limite pas au moment où le typhon est le plus proche : le niveau de l'eau peut rester élevé un certain temps même après son passage. Ne prenez pas l'affaiblissement du vent comme un signe que le niveau de l'eau a baissé. Vérifiez les informations d'évacuation des autorités locales et restez vigilant jusqu'à ce que les consignes soient levées.
En résumé
Le soulèvement de la mer causé par un typhon résulte de deux mécanismes distincts agissant en même temps : ① la baisse de pression qui soulève la mer (effet d'aspiration), ② le vent violent qui pousse l'eau de mer vers la côte (effet d'entassement par le vent). L'essentiel de ce phénomène, c'est que le typhon lui-même met la mer en mouvement.
Ce n'est pas seulement le vent : c'est la mer elle-même qui se soulève.
C'est ce qu'on appelle l'« onde de tempête », un autre type de catastrophe liée à l'eau.
Le mécanisme même par lequel la pression baisse au centre d'un typhon est aussi abordé dans l'article sur l'œil du typhon.
- Remplissez un verre d'eau et plantez-y une paille fine
- Bouchez le haut de la paille avec le doigt, aspirez un peu, puis soulevez la paille sans retirer le doigt
En raréfiant l'air à l'intérieur de la paille (en abaissant la pression), la surface de l'eau, poussée par la pression atmosphérique extérieure, monte dans la paille. Ce qui se produit au centre d'un typhon est, à une tout autre échelle, un changement du même type : « la surface de l'eau monte exactement à hauteur de la baisse de pression ».
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les programmes scolairesDu collège jusqu'aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeContenu enseigné en sciences au collège
- LycéeContenu enseigné en « sciences de la Terre - tronc commun » au lycée
- Lycée+Contenu de « sciences de la Terre » (option) au lycée, ou traité comme approfondissement/encadré dans les manuels
- UniversitéContenu non enseigné au lycée, relevant de matières universitaires spécialisées (météorologie, physique océanique)
- RechercheContenu qui n'est même pas encore enseigné comme « établi » à l'université : sujet de recherche en cours
CollègeVocabulaire : les mots autour de l'onde de tempête
- Onde de tempête : phénomène par lequel la mer atteint un niveau anormalement élevé sous l'effet d'un typhon ou d'une dépression bien développée.
- Effet d'aspiration : soulèvement de la mer provoqué par une baisse de pression.
- Effet d'entassement par le vent : élévation du niveau de la mer provoquée par un vent violent qui pousse l'eau vers la côte.
- Zone d'inondation prévue par onde de tempête : zone désignée par les autorités locales comme susceptible d'être inondée par une onde de tempête.
LycéeVérification par le calcul : de combien la mer monte-t-elle quand la pression baisse ?
L'effet d'aspiration peut être estimé à l'aide d'une simple formule de proportionnalité.
| En notation symbolique | Δh = (P₀ − P) ÷ (ρ × g) |
| En mots | Hauteur du soulèvement de la mer = baisse de pression ÷ (densité de l'eau de mer × accélération de la pesanteur) |
| D'où vient cette formule | Elle vient de l'équilibre des pressions dans l'eau (pression hydrostatique). Pour qu'à une même profondeur la pression soit égale à l'intérieur et à l'extérieur du typhon, la mer se soulève exactement à hauteur de la baisse de pression atmosphérique. |
| Baisse de pression (1 hPa converti en Pa) | 1 × 100 = 100 |
| Densité de l'eau de mer × pesanteur (Pa par mètre) | 1025 × 9,8 = 10045 |
| Soulèvement par hPa (en m) | 100 ÷ 10045 ≈ 0,00995 |
Autrement dit, chaque baisse de pression d'1 hPa fait monter la mer d'environ 1 cm. Le repère de « 1 cm » donné plus haut en ① vient de ce calcul.
Soulèvement de la mer (cm) ≈ 1 × (1013 − pression au centre du typhon [hPa])
| Soulèvement de la mer | Estimation de la hauteur du soulèvement dû à l'effet d'aspiration [cm] |
| 1013 | Repère de pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer en temps normal [hPa] |
| Pression au centre du typhon | Valeur de pression observée au centre du typhon [hPa] |
On considère qu'il existe une relation de proportionnalité : chaque baisse de pression d'1 hPa fait monter la mer d'environ 1 cm.
| Typhon assez fort (pression centrale 975 hPa) | 1013 − 975 = 38 → soulèvement ≈ 38 cm |
| Typhon fort (pression centrale 955 hPa) | 1013 − 955 = 58 → soulèvement ≈ 58 cm |
| Typhon très fort (pression centrale 920 hPa) | 1013 − 920 = 93 → soulèvement ≈ 93 cm |
※ Les valeurs de pression centrale sont posées à titre d'exemple pour illustrer l'intensité du typhon. La valeur réelle varie selon chaque typhon.
| Si l'on suppose une digue de 80 cm de haut | 93 − 80 = 13 → dépasse la digue de 13 cm |
Pour un typhon très fort, le calcul montre que l'effet d'aspiration seul peut soulever la mer jusqu'à la hauteur d'un genou d'adulte environ (près d'1 m). Si l'effet d'entassement par le vent et la marée haute s'y ajoutent, le niveau d'eau monte encore davantage. L'onde de tempête de plus de 3 m enregistrée lors du typhon Vera ne peut pas s'expliquer par le seul effet d'aspiration : l'amplification due à la forme de la baie, via l'effet d'entassement, y a joué un rôle majeur.
Un point important : le calcul de pression seul ne suffit pas à expliquer la hauteur réelle d'une onde de tempête. L'influence du vent et du relief peut devenir bien plus grande que ce qu'une simple formule de proportionnalité laisse supposer.
Lycée+Pourquoi le fond des baies est-il particulièrement dangereux ?
L'effet d'entassement par le vent est d'autant plus fort que la distance sur laquelle le vent pousse l'eau (le fetch) est grande et que la profondeur est faible. Dans un relief comme le fond d'une baie, qui se rétrécit et devient moins profond vers l'intérieur, l'eau poussée a de moins en moins d'échappatoire, ce qui amplifie la montée du niveau. C'est cet effet du relief qui explique pourquoi une vigilance particulière est recommandée dans des régions aux baies profondes comme la baie d'Ise, la baie de Tokyo ou la mer d'Ariake.
UniversitéPrévoir une onde de tempête
Les prévisions d'onde de tempête réellement utilisées dans les informations de prévention des risques ne reposent pas sur une simple formule de proportionnalité, mais sur des simulations numériques intégrant la répartition de la pression, le champ de vent et la topographie du fond marin dans les équations de mouvement de la surface de la mer (équations d'eau peu profonde). C'est un contenu relevant de la météorologie et de la physique océanique universitaires, avec une difficulté particulière : les erreurs de prévision sur la trajectoire et l'intensité du typhon se répercutent directement sur les erreurs de prévision de l'onde de tempête.
📖 Explication détaillée du mécanisme : Agence météorologique du Japon, « Les ondes de tempête liées aux typhons »
RechercheCe qui reste encore incertain
- Prévoir avec précision, juste avant qu'il ne se produise, l'« intensification rapide » d'un typhon reste encore difficile. Le phénomène par lequel un typhon gagne brusquement en intensité juste avant de toucher terre est moins bien prévu que sa trajectoire, ce qui se répercute aussi sur les erreurs de prévision de l'onde de tempête.
- La modélisation précise de l'effet d'amplification propre à chaque baie fait toujours l'objet de recherches. Le relief du fond marin et la forme des digues varient de façon complexe selon les lieux ; prévoir précisément l'ampleur de l'amplification région par région nécessite une accumulation de recherches locales.
- L'impact du changement climatique sur le risque futur d'onde de tempête fait encore débat parmi les chercheurs. Les recherches se poursuivent sur le risque futur d'onde de tempête, combinant l'évolution de l'intensité des typhons et la hausse du niveau moyen de la mer.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Partie correspondante de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences - pression atmosphérique, pression de l'air | Principe de base de l'effet d'aspiration |
| Lycée | Sciences de la Terre (tronc commun) - pression et temps | L'ensemble des calculs ①②③ |
| Lycée+ | Sciences de la Terre - mouvements de l'océan et de l'atmosphère | Effet d'entassement par le vent, amplification par la forme des baies |
| Université | Météorologie, physique océanique | Prévision numérique de l'onde de tempête à partir des équations d'eau peu profonde |
| Recherche | Recherche sur les typhons et science du climat (en cours) | Prévision de l'intensification rapide, modèles d'amplification par baie, évaluation du risque futur |
| ― | Prévention des risques, éducation à la sécurité | Carte des risques, coïncidence avec la marée haute, évacuation verticale, moment de l'évacuation |
- Documents explicatifs de l'Agence météorologique du Japon (気象庁) sur le mécanisme de formation des ondes de tempête et les catastrophes passées liées à ce phénomène.
- Documents publics du ministère du Territoire, des Infrastructures, des Transports et du Tourisme (国土交通省) et des collectivités locales, concernant les zones d'inondation prévues par onde de tempête et les cartes des risques.
- Descriptions générales, dans des manuels de météorologie et de physique océanique, de l'effet d'aspiration, de l'effet d'entassement par le vent et des équations d'eau peu profonde.
- Archives de l'Agence météorologique du Japon et des collectivités locales concernant le typhon Vera (Ise-wan Taifū, 伊勢湾台風, 1959).
※ Les valeurs de pression, de niveau d'eau, etc. sont des estimations et hypothèses destinées à faire comprendre le mécanisme. La hauteur réelle d'une onde de tempête varie fortement selon l'intensité du typhon, sa trajectoire, le relief et le moment de la marée.
※ Cet article est une vulgarisation scientifique à destination du grand public. Pour toute décision d'évacuation réelle, suivez les informations et consignes publiées par l'Agence météorologique du Japon et les autorités locales. Les valeurs indiquées sont des estimations et hypothèses destinées à faire comprendre le mécanisme.