Sciences · Terre et climat
Les vagues et la houle
Les vagues sont des ondulations de la surface de la mer créées par le vent. Lorsqu’elles quittent la zone où souffle le vent et se propagent au loin, régulières et allongées, on parle de houle.
Mis à jour le 4 min de lecture
Une vague ne transporte pas d’eau, elle transporte de l'énergie. Un bouchon posé sur la mer monte et descend au passage des vagues, mais reste presque sur place : c’est la forme de l’onde qui avance, pas l’eau elle-même (voir ondes). Cette énergie, puisée dans le vent, peut parcourir des milliers de kilomètres avant de se dissiper sur une côte.
Comment le vent crée les vagues
Le vent qui souffle sur une mer calme crée d’abord des rides minuscules, les vaguelettes capillaires. Elles offrent une prise au vent, qui les fait grossir. La taille finale des vagues dépend de trois facteurs :
| Facteur | Définition | Effet |
|---|---|---|
| Vitesse du vent | Force du vent à la surface | Plus le vent est fort, plus les vagues sont hautes |
| Durée | Temps pendant lequel le vent souffle | Les vagues grossissent jusqu’à un équilibre |
| Fetch | Distance sur laquelle le vent souffle sans obstacle | Un grand fetch permet de grandes vagues |
Sur un lac ou une mer fermée, le fetch limité empêche la formation de très grosses vagues. Dans l’océan Austral, où les vents d’ouest font le tour de la planète sans rencontrer de terre, les vagues atteignent régulièrement des hauteurs considérables.
Mer du vent et houle
En se propageant, les vagues se trient : les plus longues, plus rapides, partent devant. C’est pourquoi une houle venue d’une tempête lointaine arrive en séries régulières, à longue période. Les houles qui atteignent les plages basques peuvent naître dans des dépressions situées au large de Terre-Neuve ou de l’Islande.
Décrire une vague
| Grandeur | Définition | Ordre de grandeur |
|---|---|---|
| Hauteur | Écart vertical entre le creux et la crête | De quelques centimètres à plus de 20 m |
| Longueur d’onde | Distance entre deux crêtes | De quelques mètres à plusieurs centaines de mètres pour la houle |
| Période | Temps entre deux crêtes en un point fixe | 2 à 8 s pour la mer du vent, 10 à 20 s pour la houle |
| Vitesse | Vitesse de déplacement de la crête | En eau profonde, environ 1,56 m/s par seconde de période |
Une houle de période 12 s file ainsi à environ 19 m/s, soit près de 70 km/h, et mesure environ 225 m de crête à crête.
Les prévisionnistes utilisent la hauteur significative, moyenne du tiers des vagues les plus hautes, qui correspond à peu près à l’estimation d’un observateur. Dans un état de mer donné, certaines vagues isolées peuvent atteindre près du double de cette hauteur.
Le déferlement
En eau profonde, les particules d’eau décrivent des cercles qui s’amortissent avec la profondeur : à une profondeur égale à la moitié de la longueur d’onde, l’agitation est presque nulle. Les sous-marins naviguent au calme sous les tempêtes.
En approchant de la côte, quand la profondeur diminue, la base de la vague freine sur le fond, la vague ralentit, se raccourcit et se redresse. Lorsque sa hauteur devient du même ordre que la profondeur, la crête bascule : la vague déferle. La pente du fond détermine le type de déferlement :
- glissant sur les fonds en pente douce : la crête s’effondre en écume progressivement ;
- plongeant sur les fonds plus raides : la crête s’enroule en formant un tube, recherché des surfeurs ;
- gonflant sur les fonds très raides : la vague monte sur la plage sans vraiment se briser.
Les vagues sculptent les littoraux : elles creusent les falaises, déplacent le sable et créent la dérive littorale qui modèle les plages (voir érosion).
Les vagues extrêmes
- Vague scélérate : vague isolée deux fois plus haute que les vagues voisines. Longtemps considérées comme des légendes de marins, elles ont été confirmées le 1er janvier 1995 par la mesure d’une vague de 25,6 m sur la plateforme pétrolière Draupner, en mer du Nord.
- Record de hauteur significative : l’Organisation météorologique mondiale a validé une hauteur significative de 19 m, mesurée par une bouée dans l’Atlantique Nord le 4 février 2013.
- Vagues surfées : à Nazaré, au Portugal, un canyon sous-marin concentre l’énergie de la houle et produit des vagues de plus de 20 m, parmi les plus hautes jamais surfées.
L’état de la mer
Les bulletins météo marins décrivent la mer avec l'échelle de Douglas, de 0 (calme, mer d’huile) à 9 (énorme, vagues de plus de 14 m). Elle est liée, mais pas identique, à l’échelle de Beaufort, qui mesure la force du vent.
Questions fréquentes
Pourquoi les vagues arrivent-elles parallèles à la plage ?
Parce qu’elles se réfractent : la partie de la vague qui atteint en premier les petits fonds ralentit, et la vague pivote jusqu’à devenir presque parallèle à la côte, comme la lumière qui change de direction en entrant dans l’eau.
Y a-t-il une septième vague plus grosse que les autres ?
Non, pas de façon régulière. Les vagues arrivent souvent en séries, car des trains de houle de périodes voisines s’additionnent puis s’annulent, mais le nombre de vagues par série varie.
Peut-on produire de l’électricité avec les vagues ?
Oui, des prototypes de houlomoteurs existent depuis des décennies, mais la technologie reste peu développée à grande échelle, en raison de la violence des tempêtes et du coût des installations en mer.