Pas de vent, mais des vagues soudainement hautes ?
― Une « houle » née d'une tempête lointaine vient d'arriver
Cette vague n'a pas été créée par le vent qui souffle devant vous en ce moment. Elle a été formée, des centaines de kilomètres plus loin, par une tempête soufflant il y a plusieurs jours, et elle a voyagé jusqu'ici en changeant de forme. C'est pourquoi une mer calme est ce qu'on surveille le moins.
C'est une plage par temps clair. Le ciel est bleu, il n'y a presque pas de vent. Même en trempant vos pieds au bord de l'eau, à peine vos mollets sont-ils mouillés.
Mais au bout d'un moment, tout change. Les vagues qui arrivaient jusque-là à intervalles réguliers gonflent soudain, et une grosse vague monte d'un coup jusqu'à la taille.
Le vent, lui, reste aussi faible qu'avant. Seule la vague est devenue grosse. Ce décalage entre le vent et la vague est justement le signal le plus souvent ignoré en mer.
Il n'y a que deux choses à savoir
Une vague naît quand le vent frotte continuellement la surface de la mer. Mais pour grandir, il faut un vent fort, soufflant sur une vaste étendue d'eau, pendant longtemps. Cette scène se trouve, la plupart du temps, dans une tempête à des centaines de kilomètres de là.
Dans une mer de tempête, des vagues de longueurs très diverses se mélangent. Plus une vague est longue, plus elle avance vite et résiste bien. C'est pourquoi, sur une côte lointaine, seules les vagues longues et bien alignées finissent par arriver.
En combinant ces deux points, le mystère des « grosses vagues sans vent » se résout. Voyons cela pas à pas.
Raison 1 : la vague est « élevée » dans une mer de tempête
Si vous soufflez sur une eau calme, de petites ridules apparaissent. C'est le même processus qui se déroule en mer. Le vent frotte la surface et crée de minuscules bosses.
Une fois ces bosses formées, le vent peut pousser sur leur pente. La vague poussée devient plus haute, et une vague plus haute reçoit encore plus de vent. Par ce cycle, la vague se fait grandir elle-même.
Jusqu'où elle grandit dépend, dit-on, de trois facteurs : la force du vent, la durée pendant laquelle il souffle dans la même direction, et l'étendue de mer sur laquelle il souffle. Ces trois conditions ne se réunissent que dans des zones limitées : autour des typhons et des dépressions bien développées.
La vague ainsi née est appelée « vague de vent ». Elle est pointue, de hauteur et d'intervalle irréguliers, et déferle facilement en blanc : une vague agitée, très différente en apparence de la grosse vague paisible que vous voyez sur la plage.
Raison 2 : les longues vagues vont plus vite et vont plus loin
C'est le cœur du sujet. Une fois sortie de la mer de tempête, la vague ne voyage pas telle quelle. En eau profonde, en effet, plus une vague est longue, plus elle avance vite.
Parties ensemble, si leurs vitesses diffèrent, les vagues se dispersent en chemin. Les longues prennent la tête, les courtes se font distancer peu à peu. Entre-temps, beaucoup de vagues courtes s'effondrent ou sont rongées par des vents contraires, et disparaissent.
Résultat : lorsque le train de vagues atteint une côte à des centaines de kilomètres, il ne reste que les longues vagues, lisses. C'est la houle. Regardez la figure 1. À gauche, la mer de tempête ; à droite, la côte ; les flèches indiquent le sens de propagation. On voit que les vagues dentelées de gauche deviennent, à droite, de grandes vagues bien régulières.
Au large, la houle est basse et douce. Depuis un bateau, on la remarque à peine : elle ne fait que monter et descendre lentement. Mais en approchant de la côte, où l'eau devient moins profonde, sa vitesse chute, les vagues suivantes la rattrapent, et sa hauteur augmente d'un coup. C'est pourquoi une vague discrète au large se redresse brusquement près du rivage.
Les prévisions de houle de l'Agence météorologique japonaise (JMA) prennent en compte non seulement les vents autour du Japon, mais aussi les vagues créées par des dépressions ou typhons très au large. Si le ciel est dégagé chez vous mais qu'une alerte de houle est émise, considérez cela comme le signe qu'une mer lointaine est agitée.
Alors, que faire ?
Le plus important est d'abandonner l'idée que « vent faible = mer calme ». Avant d'aller à la mer, vérifiez les prévisions de houle ; si une houle est annoncée, évitez d'entrer dans l'eau ce jour-là. Cela suffit, dit-on, à éviter bien des accidents.
- Même sans vent, une vague peut devenir grosseparce qu'une vague envoyée par une tempête lointaine vient d'arriver
- Ne pas s'approcher du bord de l'eau, ni des rochers ou des blocs brise-lames qui s'avancent dans la merUne vague plusieurs fois plus grosse que les précédentes peut arriver soudainement. Un pied emporté, et l'on est entraîné vers le large en un instant
- Si quelqu'un est emporté, ne pas plonger pour le suivreLa personne venue aider se met alors elle aussi en danger. Appelez immédiatement un adulte et prévenez le 119
Appelez immédiatement le 119 ou le 118. Le 118 est le numéro des gardes-côtes japonais. Ensuite, sans entrer dans l'eau vous-même, lancez depuis la côte un objet flottant (glacière, bouteille en plastique, bouée, planche...). Criez à la personne emportée de « flotter et attendre ». Ne pas plonger dans la précipitation, ne pas s'approcher des rochers mouillés : cela évite un sur-accident. Pour le secours et l'évacuation, suivez les consignes des pompiers, des gardes-côtes et des autorités locales.
En résumé
Une vague n'est pas forcément créée par le vent local. Là où un vent fort a longtemps soufflé sur une vaste mer, une vague grandit ; parmi elles, seules les plus longues voyagent vite et loin, jusqu'à atteindre une côte sans vent. C'est la houle. Même par temps clair et sans vent, le visage de la mer reste relié à un ciel lointain.
Ce que raconte la vague, ce n'est pas la météo d'aujourd'hui.
C'est l'histoire d'une tempête, à des centaines de kilomètres, il y a quelques jours.
Le mécanisme par lequel une vague change même de direction en approchant la côte est expliqué dans Pourquoi les vagues de la mer déferlent-elles toujours presque parallèlement à la côte ?, et le phénomène par lequel le niveau de la mer se soulève lors d'un typhon dans Pourquoi le niveau de la mer se soulève-t-il à l'arrivée d'un typhon ?. Sur les courants qui entraînent du rivage vers le large, lisez aussi Pourquoi se retrouve-t-on « soudain entraîné vers le large » en mer ?.
- Remplissez un lavabo ou une baignoire d'eau, et soufflez de côté sur la surface. De petites ridules apparaissent, et elles grandissent à mesure que vous soufflez. C'est une version réduite du vent qui fait grandir une vague.
- D'une seule poussée de la paume, créez une vague au bord de la baignoire, et comptez combien de secondes elle met à atteindre le bord opposé. Puis, en bougeant la main lentement et largement, créez une vague plus longue, et comptez de nouveau. La vague longue arrive plus vite.
- Le jour où vous allez à la mer, chronométrez dix intervalles consécutifs entre les vagues, puis divisez par dix pour obtenir la durée moyenne d'un intervalle. En dessous de 6 secondes, c'est probablement une vague créée par un vent proche ; au-delà de 10 secondes, il s'agit sans doute d'une houle venue de loin.
Faites toujours cette observation depuis un endroit sûr, éloigné du bord de l'eau. Ne vous tenez pas à l'extrémité d'une digue ou d'un rocher.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules, liens avec les manuels scolairesDu collège japonais aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeNiveau des sciences au collège japonais
- LycéeNiveau du lycée japonais (« physique de base / physique »)
- Lycée+Niveau avancé du lycée, ou contenu traité en encadré dans les manuels
- UniversitéContenu non vu au lycée, relevant d'une matière universitaire spécialisée (mécanique des fluides, génie côtier)
- RechercheSujet encore en cours d'étude par les chercheurs, non enseigné comme « établi » même à l'université
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Vague de vent : vague qui se forme sur place, sous l'effet du vent qui souffle actuellement. Elle est pointue, de hauteur et d'intervalle irréguliers.
- Houle : vague qui a voyagé après avoir quitté la zone où soufflait le vent. Elle est lisse, avec un intervalle long et régulier.
- Période : temps entre le passage d'une crête de vague et l'arrivée de la suivante. Elle s'exprime en secondes, et est plus longue pour la houle.
- Longueur d'onde : distance entre une crête de vague et la suivante. En eau profonde, plus la longueur d'onde est grande, plus la vague avance vite.
CollègeLycéeVérification par le calcul : en combien d'heures la houle arrive-t-elle ?
Pour une houle se propageant en eau profonde, la vitesse à laquelle se déplace l'énergie de la vague est donnée, dit-on, par la période (en secondes) multipliée par environ 0,78 (en mètres par seconde). Utilisons cette valeur pour estimer le temps que met une vague à arriver depuis une tempête lointaine. Les symboles et unités utilisés sont donnés dans le tableau ci-dessous.
| En symboles | cg = g × T ÷ (4π) |
| En mots | Vitesse de propagation de l'énergie de la houle = accélération de la pesanteur × période ÷ (4 × pi) |
| D'où vient cette formule | Pour une vague de surface en eau profonde, l'équilibre entre la force de rappel gravitationnelle sur l'eau soulevée et l'inertie de l'eau donne une vitesse de propagation de la forme (vitesse de phase) égale à g × T ÷ (2π). La vitesse de propagation de l'énergie (vitesse de groupe) en vaut la moitié, d'où un dénominateur en 4π. Le coefficient 0,78 correspond à g ÷ (4π). |
| Symbole : g (accélération de la pesanteur) Unité : mètre par seconde par seconde | 9,8 |
| Symbole : 4π (4 × pi) | environ 12,57 |
| Symbole : période Unité : seconde | 14 |
| Symbole : coefficient de vitesse Unité : mètre par seconde, divisé par la seconde | 0,78, selon les estimations |
| Symbole : distance entre la mer de tempête et la côte Unité : kilomètre | 1500 |
| Vérification du coefficient de vitesse g ÷ 4π | 9,8 ÷ 12,57 ≒ 0,78 |
| Vitesse de propagation de la houle (mètres par seconde) | 0,78 × 14 = 10,92 |
| Conversion en vitesse horaire (kilomètres par heure) | 10,92 × 3,6 ≒ 39,3 |
| Temps pour parcourir 1500 kilomètres (heures) | 1500 ÷ 39,3 ≒ 38 |
Environ 38 heures, soit un jour et demi. La tempête est déjà passée et le ciel s'est éclairci que la vague qu'elle a créée arrive tout juste à destination. C'est ce décalage temporel qui explique la « grosse vague par ciel clair ».
LycéeLycée+Pourquoi la longue vague est-elle plus rapide ?
LycéeLa formule vue au lycée est : vitesse = longueur d'onde ÷ période. Pour le son ou la lumière, la vitesse est fixe, et longueur d'onde et période sont liées mécaniquement. Mais pour les vagues à la surface de l'eau, c'est différent : la vitesse elle-même varie selon la longueur d'onde. On appelle cela une onde « dispersive ».
Lycée+Lorsque la profondeur d'eau est suffisamment grande par rapport à la longueur d'onde, la vitesse de la vague est, dit-on, proportionnelle à la racine carrée de la longueur d'onde. Si la longueur d'onde quadruple, la vitesse double. C'est pourquoi, même parties en même temps de la mer de tempête, les longues vagues arrivent en premier, et les courtes avec du retard. En mesurant la période sur la côte, on constate qu'elle est d'abord longue, puis diminue peu à peu avec le temps. Ce changement est la preuve que la vague vient d'une tempête lointaine.
UniversitéVitesse de groupe et principe de la prévision de houle
En mécanique des fluides universitaire, la relation de dispersion des vagues de surface se déduit sous la forme : « le carré de la pulsation est égal au produit de l'accélération de la pesanteur et du nombre d'onde ». On en déduit que la vitesse de propagation de la forme (vitesse de phase) et la vitesse de propagation de l'énergie (vitesse de groupe) sont deux choses distinctes. En eau profonde, la vitesse de groupe vaut exactement la moitié de la vitesse de phase. Si le calcul précédent, pour estimer l'heure d'arrivée de la houle, utilise environ 0,78 plutôt que la vitesse de phase, c'est parce que c'est bien l'énergie qui est réellement transportée.
Dans la prévision opérationnelle de houle, on calcule, pour chaque maille, la distribution des vagues de différentes périodes et directions se propageant à la surface de la mer (le spectre de houle). On y ajoute la croissance due au vent, l'atténuation due au déferlement, et les échanges d'énergie entre vagues, en résolvant le tout au fil du temps.
📖 Pour la dérivation des formules et pour aller plus loin : Vitesse de groupe (Wikipédia japonais) ／ Houle (Wikipédia japonais)
RechercheCe qui n'est pas encore bien compris
- La prévision des vagues scélérates. Une vague plusieurs fois plus haute que les vagues environnantes peut apparaître soudainement, causant des dommages aux navires. Plusieurs hypothèses existent sur son mécanisme de formation, mais on ne sait pas encore prédire à l'avance quand et où elle se produira.
- La quantité d'énergie emportée par le déferlement. Lorsqu'une vague se brise et devient blanche, la quantité d'énergie perdue reste, aujourd'hui encore, un point d'écart entre mesures et calculs. C'est considéré comme un facteur majeur déterminant la précision des prévisions de houle.
- L'influence en retour, de la mer vers l'atmosphère. La vague ne fait pas que recevoir de l'énergie du vent : elle exerce aussi une influence en retour sur le vent lui-même. La façon d'intégrer ces échanges bidirectionnels dans les modèles météorologiques reste un sujet de recherche actif.
Autrement dit, le contenu de cet article lui-même reste « une explication dans la limite de ce que l'on sait actuellement ». La vague de mer, si familière en apparence, demeure aujourd'hui encore à la pointe de la recherche.
Liens avec les manuels scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Partie de l'article concernée |
|---|---|---|
| Collège | Sciences (propriétés du son et des ondes, la météo et ses variations) | Différence entre vague de vent et houle, mesure de la période |
| Lycée | Physique de base / physique (propriétés des ondes, vitesse, longueur d'onde et période) | Le fait qu'une vague longue avance plus vite |
| Lycée+ | Physique (avancée) / sciences de la Terre (océanographie) | La vitesse proportionnelle à la racine carrée de la longueur d'onde |
| Université | Mécanique des fluides, génie côtier, océanographie physique | Relation de dispersion et vitesse de groupe, prévision de houle |
| Recherche | Théorie des ondes océaniques, modèles couplés météo-océan | Vagues scélérates, atténuation par déferlement |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Comment lire une alerte de houle, vérifications de sécurité au bord de mer |
- Documents publics de l'Agence météorologique japonaise (気象庁) sur les vagues (vagues de vent et houle) et sur les prévisions et alertes de houle.
- Documents publics des gardes-côtes japonais (海上保安庁) sur les accidents en mer, le numéro d'urgence 118, et la sécurité des loisirs maritimes.
- Description générale, dans les manuels standards de génie côtier et d'océanographie physique, de la relation de dispersion des vagues de surface, de la vitesse de groupe et de la prévision de houle (notamment Yoshimi Goda, « Génie côtier » / 海岸工学).
- Holthuijsen, L. H., Waves in Oceanic and Coastal Waters, Cambridge University Press, 2007 (description du spectre de houle et de la propagation de la houle).
※ Les valeurs de période, distance et temps d'arrivée sont des estimations et hypothèses destinées à comprendre le mécanisme. La hauteur réelle et l'heure d'arrivée d'une houle varient fortement selon l'ampleur de la tempête, sa trajectoire et le relief sous-marin.
※Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les valeurs indiquées sont des repères et des estimations pour comprendre le mécanisme. L'état de la mer varie considérablement selon le lieu et l'heure. Pour toute décision pratique, consultez les informations de houle de l'Agence météorologique japonaise et suivez les consignes des pompiers, des gardes-côtes et des autorités locales.