Le vent, facteur essentiel de création des vagues
Commençons par l'exemple de la tempête Ciaran du mercredi 1er novembre au jeudi 02 novembre 2023 et regardons le lien entre vent fort à plus de 180km/h et vagues de plus de 12 mètres.
Source : https://windy.com
Le vent joue donc un rôle crucial dans la création des vagues. Il transfère de l?énergie de l?air à l?eau, ce qui donne naissance à un clapot qui part dans plusieurs directions. La houle naît lorsque le vent fait pression sur la surface de la mer, créant un mouvement dans l?eau. Les vagues gagnent en amplitude et leur longueur d?onde augmente si le vent continue à souffler. Les clapots se transforment peu à peu en houle, qui devient plus régulière.
Trois facteurs majeurs interviennent dans la formation des vagues : la force du vent, la durée pendant laquelle il souffle et la distance sur laquelle il agit.
Vitesse du Vent : la vitesse du vent est un facteur déterminant dans la formation des vagues. Des vents plus forts exercent une pression accrue sur la surface de l?eau, entraînant la formation de vagues plus hautes. La relation entre la vitesse du vent et la hauteur des vagues n?est toutefois pas linéaire ; des vents extrêmement forts peuvent parfois provoquer des phénomènes tels que des vagues scélérates, qui sont des vagues anormalement grandes et imprévisibles.
Durée du Vent : la durée pendant laquelle le vent souffle sur une étendue d?eau influence également la formation des vagues. Un vent qui souffle de façon constante sur une longue période permet aux vagues de gagner en énergie et en taille. Cette accumulation d?énergie sur la durée est cruciale pour le développement de vagues significatives.
Fetch : La distance sur laquelle le vent agit est appelée Fetch.
Le terme ?fetch? est un terme anglais qui signifie ?l?ouvert? ou ?l?étendue d?une baie?. En contexte océanographique, le fetch désigne la distance en mer ou sur un plan d?eau au-dessus de laquelle souffle un vent donné sans rencontrer d?obstacle (comme une côte) depuis l?endroit où il est créé ou depuis une côte s?il vient de la terre.
Le fetch permet une analyse de la taille des vagues et de la houle. C?est une aire liquide où se forment les vagues sous l?action du vent.
NE VOUS TROMPEZ PAS!
Il convient de noter que c?est la vague qui se déplace, pas l?eau elle-même (pour la plupart). L?énergie du vent est transférée dans les couches supérieures de l?eau par frottement et pression. Ces forces développent une perturbation qui est transportée par l?eau de mer
Existe-t-il un lien entre taille des vagues et fetch ?
La taille des vagues est directement liée à la taille du fetch.
Plus le fetch est grand, plus les vagues seront hautes.
En effet, le fetch est la distance sur laquelle le vent souffle sans rencontrer d?obstacle. Lorsque le vent souffle sur une grande étendue d?eau (un grand fetch), il a plus de temps pour transférer de l?énergie à l?eau, ce qui crée des vagues plus grandes.
La hauteur des vagues peut être estimée en fonction du fetch par la formule suivante:
Hv?=0,014F(exp0.5)
où :
Hv? est la hauteur des vagues (en mètres),
F est le fetch (en mètres).
Ainsi, un fetch plus long crée des vagues plus grosses et plus puissantes que les fetchs courts.
Cela signifie que la hauteur des vagues augmente avec la racine carrée du fetch. C?est une approximation utile pour comprendre comment le vent affecte la formation des vagues. Cependant, il est important de noter que d?autres facteurs tels que la durée et l?intensité du vent, la profondeur de l?eau et la topographie du fond marin peuvent également influencer la hauteur des vagues.
Existe-t-il un lien entre fetch et fréquences des vagues ?
La fréquence des vagues est liée à plusieurs facteurs, dont le fetch. Cependant, il est difficile de donner une relation simple entre le fetch et la fréquence des vagues en raison de la complexité des interactions entre le vent, l?eau et la distance du fetch.
La fréquence des vagues est déterminée par leur période, qui est l?intervalle de temps moyen entre le passage de deux crêtes successives à partir d?un point fixe. Plus la vitesse du vent augmente, plus la longueur d?onde, la période et la hauteur de la houle augmentent.
En général, un fetch plus long (c?est-à-dire, une plus grande distance sur laquelle le vent souffle sans rencontrer d?obstacle) permet au vent de transférer plus d?énergie à l?eau, ce qui peut entraîner des vagues plus grandes et potentiellement une fréquence plus élevée. Cependant, d?autres facteurs, tels que la durée pendant laquelle le vent souffle et la force du vent, jouent également un rôle important dans la détermination de la fréquence des vagues.
Existe-t-il un lien entre fetch et période des vagues ?
Oui, il existe une relation entre le fetch et la période des vagues.
La période des vagues est le temps que met une onde pour passer par le même état vibratoire : soit le temps d?une crête à la suivante, ou d?un creux au suivant. Pour deux houles de hauteur identique, la période peut être différente. Cela dépend des caractéristiques des fetchs. Un fetch constitue la dimension de la zone au sein de laquelle le vent est homogène, en force et en direction. À ce fetch est associée une durée d?action égale au temps pendant lequel ce vent souffle.
Plus le fetch est grand, plus le vent est important et dure dans le temps. Par conséquence, plus la période de la houle créée sera longue.
Pour donner un exemple concret, un vent soufflant à 50 noeuds sur 100km créera une houle de 8 secondes. Alors que si ce même vent souffle sur 1000km, la période de la houle créée sera de 13 secondes.
C?est donc au sein des océans les plus vastes, à l?image du Pacifique, que les houles de grandes périodes sont les plus fréquentes.
Cependant, il est important de noter que ces valeurs sont approximatives et peuvent varier en fonction de nombreux autres facteurs, tels que la stabilité de l?atmosphère, la température de l?eau, et la présence d?autres systèmes de vagues.
Une fois que les vagues quittent la zone de fetch où souffle le vent, une sélection se créée. Les ondes les plus courtes se dissipent et les autres s?additionnent aux plus grandes. Les vagues se déplacent alors en trains de vagues où les vagues qui s?épuisent se font remplacer par les suivantes.
En dehors des zones de fetch, des zones soumises au vent, les vagues s?aplanissent et s?organisent, gagnent en régularité tout en perdant peu à peu leur énergie, c?est la houle. Les interactions entre différents types de vagues sont les trains de vagues.
Maintenant que vous avez un peu de théorie, il faut passer à la pratique.
Comment connaitre la vitesse du vent prévue sur ma zone de navigation?
Comment évaluer les différents trains de houle en terme de hauteur, période et durée?
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