Alerte : la revue Nature révèle que les vagues océaniques pourraient atteindre des hauteurs sans précédent !

Une nouvelle enquête révèle que les vagues océaniques peuvent atteindre des hauteurs et des comportements plus extrêmes et complexes que ce qui était supposé auparavant. Cette étude a été publiée par Nature et a impliqué une équipe multidisciplinaire ainsi que plusieurs universités.

Une étude de Nature révèle que la hauteur des vagues peut être supérieure à celle documentée jusqu'à présent, en raison du pouvoir de la tridimensionnalité.
Une étude de Nature révèle que la hauteur des vagues peut être supérieure à celle documentée jusqu'à présent, en raison du pouvoir de la tridimensionnalité.

Une équipe de scientifiques a découvert que les vagues de l'océan peuvent atteindre des hauteurs et des comportements bien plus extrêmes que ce que l'on imaginait. La recherche, publiée dans la revue Nature, révèle que, sous des conditions spécifiques, lorsque les vagues proviennent de directions différentes, elles peuvent atteindre une hauteur jusqu'à quatre fois supérieure à ce qui était rapporté dans la littérature scientifique.

Jusqu'à présent, on supposait souvent que les vagues étaient essentiellement bidimensionnelles. Cette hypothèse influençait la manière dont les chercheurs comprenaient le phénomène de la rupture des vagues. Cependant, une nouvelle étude montre que les vagues tridimensionnelles, qui se déplacent dans plusieurs directions, peuvent devenir deux fois plus abruptes avant de déferler, en comparaison aux vagues bidimensionnelles classiques. Plus surprenant encore, ces vagues peuvent continuer à augmenter en inclinaison même après avoir déferlé.

Ces preuves peuvent avoir de profondes implications pour la conception des structures off-shore, la prévision météorologique et la modélisation climatique, tout en défiant également la compréhension des divers processus océaniques.

Le Dr Samuel Draycott, l'un des auteurs de l'étude et professeur en ingénierie des océans à l'Université de Manchester, explique : « Nous avons montré que, dans ces conditions directionnelles, les vagues peuvent largement dépasser la limite supérieure communément admise avant de déferler. Contrairement aux vagues unidirectionnelles (2D), les vagues multidimensionnelles peuvent devenir deux fois plus grandes avant de déferler. »

Vagues multidimensionnelles : plus complexes et dangereuses

Les vagues tridimensionnelles se produisent lorsque différents systèmes de vagues se propagent dans des directions distinctes, entraînant des rencontres de vagues avec des angles variés. Un exemple extrême est le phénomène de « croisement de vagues », qui survient lorsque deux systèmes de vagues se rencontrent ou lorsque les vents changent brusquement de direction, comme lors d'un ouragan. Plus les directions des vagues sont dispersées, plus le potentiel de formation de vagues de grande taille est élevé.

Le professeur Ton van den Bremer, de l'Université de Delft, décrit ce phénomène comme sans précédent. « Une fois qu'une vague conventionnelle déferle, la caractéristique crête blanche se forme, et il n'y a pas de retour en arrière. Mais, dans le cas des vagues avec une grande dispersion directionnelle, elles peuvent continuer à croître même après avoir déferlé. »

Cette complexité suggère que le comportement des vagues dans les océans est loin d'être simple.

Selon le professeur Frederic Dias, de l'University College Dublin et de l'ENS Paris-Saclay : « Que nous le voulions ou non, les vagues dans le monde réel sont fréquemment tridimensionnelles, et il existe bien plus de façons pour une vague de déferler dans l'espace 3D que dans un système bidimensionnel. »

Implications pour les structures offshore et la modélisation climatique

Actuellement, la conception et les paramètres de sécurité des structures maritimes, telles que les turbines éoliennes et les plateformes pétrolières, sont basés sur des modèles de vagues bidimensionnels. Cependant, les découvertes de cette étude suggèrent que les vagues tridimensionnelles peuvent être sous-estimées dans les calculs d'ingénierie, ce qui pourrait entraîner des défaillances inattendues ou des projets moins sûrs.

Le Dr Mark McAllister, de l'Université d'Oxford, renforce cette idée : « La tridimensionnalité des vagues est souvent négligée dans la conception des turbines éoliennes offshore et d'autres structures marines en général. Nos conclusions suggèrent que cela pourrait entraîner une sous-estimation des hauteurs extrêmes des vagues et, potentiellement, des projets moins fiables. »

En plus des conséquences pour l'ingénierie, ces nouvelles preuves pourraient également affecter notre compréhension des processus océaniques à plus grande échelle. Le Dr Draycott souligne que la rupture des vagues joue un rôle crucial dans les échanges de gaz entre l'air et la mer, notamment dans l'absorption de dioxyde de carbone (CO2). De plus, la manière dont les vagues déferlent influence également le transport des particules dans les océans, comme le phytoplancton et les microplastiques.

Avancées dans les techniques de mesure

L'étude est le fruit d'une collaboration entre des spécialistes de plusieurs institutions renommées, dont l'Université de Manchester, l'Université d'Oxford, l'Université d'Édimbourg, l'University College Dublin, l'ENS Paris-Saclay et l'Université de Delft. Pour parvenir à ces conclusions, l'équipe a développé une nouvelle technique de mesure tridimensionnelle pour étudier le comportement des vagues en phase de déferlement.

Le Dr Thomas Davey, responsable de FloWave, un centre de recherche soutenu par l'Université d'Édimbourg, a expliqué l'importance de recréer les états de la mer en laboratoire.

FloWave est une installation unique qui simule des vagues et des courants dans plusieurs directions dans un réservoir circulaire, permettant de recréer des conditions océaniques réelles dans un environnement contrôlé. Cet environnement a permis d'isoler les facteurs influençant le comportement des vagues tridimensionnelles et de mesurer avec précision la hauteur des vagues avec une résolution spatiale élevée.

Référence de l'article :

McAllister, M.L., Draycott, S., Calvert, R.,Davey, T., Dias, F., & van der Bremer, T.S. (2024).Three-dimensional wave breaking. Nature, 633, 601–607. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07886-z

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