Les Tsunamis
TPE - Institution Sainte Marie - 1ère S3 - Année scolaire 2006-2007
La propagation d'un tsunami
Certains tsunamis sont capables de se propager sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres et d'atteindre l'ensemble des côtes d'un océan en moins d'une journée, à la vitesse d'un avion : 900 km/h ! Ces tsunamis de grande étendue sont, la plupart du temps, d'origine tectonique, car les glissements de terrain et les explosions volcaniques produisent généralement des ondes de plus courte longueur d'onde qui se dissipent rapidement. La propagation d'un tsunami dépend donc de la vitesse, de la profondeur et de la longueur d'onde de celui-ci. Le schéma ci-contre représente la propagation du tsunami du 26 décembre 2004 en Indonésie.
La propagation en haute mer
En pleine mer, le tsunami se comporte comme la houle : c'est une onde à propagation elliptique, c'est-à-dire que les particules d'eau sont animées d'un mouvement elliptique à son passage. Il n'y a (presque) pas de déplacement global de l'eau et les particules d'eau retrouvent leur position après le passage de la vague. Mais, contrairement à la houle, le tsunami provoque une oscillation de l'eau aussi bien en surface qu'en profondeur. Ce fait est lié à la grande longueur d'onde du tsunami, typiquement quelques centaines de kilomètres ; ce qui est très supérieur à la profondeur de l'océan (estimée à une dizaine de kilomètres). Il en résulte que la quantité d'eau mise en mouvement est bien supérieure à ce que la houle produit. C'est pourquoi le tsunami transporte-t-il beaucoup plus d'énergie que la simple houle. Le tsunami est donc appelé : onde longue.
Les caractéristiques fondamentales
Un tsunami est caractérisé par l'énergie qu'il libère. Pour simplifier on parle également de période : c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre deux crêtes successives. Dans la pratique, un tsunami est un train d'ondes caractérisé par ses périodes. Les tsunamis d'origine tectonique ont des périodes longues, généralement entre une dizaine de minutes et plus d'une heure. Les tsunamis générés par des glissements de terrain ou l'effondrement d'un volcan ont souvent des périodes plus courtes, de quelques minutes à un quart d'heure. La hauteur de la vague, la longueur d'onde (distance entre les crêtes) ou la vitesse de propagation sont, quant à elles, des variables largement influencées par la topographie des lieux : récifs, baies, reliefs sous-marins...
La longueur d'onde
Tout d'abord on sait qu'une onde est définie par trois grandeurs : son amplitude, sa longueur d'onde, et sa fréquence. De plus, la plupart des tsunamis ont une longueur d'onde supérieure à une centaine de kilomètres. La longueur d'onde est le plus souvent comprise entre 60 km (période de 10 min et profondeur de 1 km), typique des tsunamis locaux non tectoniques, et 870 km (période de 60 min et profondeur de 6 km), typique des tsunamis d'origine tectonique.
La vitesse et l'amplitude
La vitesse de déplacement d'un tsunami est fonction de la profondeur de l'eau. Cette vitesse diminue en milieu peu profond, notamment à l'approche des côtes. On note que la vitesse de propagation peut se définir v=racine de g fois d, où v est la vitesse de propagation, g est l'intensité de la pesanteur et d est la profondeur. De la variabilité de cette vitesse de propagation, il résulte un impact de la vague dans les zones peu profondes ce qui explique que le tsunami a rarement l'allure d'une onde circulaire centrée sur le point d'origine. Toutefois, l'heure d'arrivée d'un tsunami sur les différentes côtes est prévisible puisque la topographie des océans est bien connue. Cela permet d'organiser au mieux l'évacuation lorsqu'un système de surveillance et d'alerte est en place. En revanche, pour les tsunamis de longue période (qui présentent peu de dissipation d'énergie même sur de grandes distances), l'amplitude augmente (jusqu'à une vingtaine de mètres) lorsque l'eau devient moins profonde, en particulier à l'approche des côtes tandis que l'énergie diminue avec la distance car elle se répartit sur un front d'onde plus grand.