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Le Temps, 28 septembre 2010

Sciences : L’énigme des vagues scélérates

par Denis DELBECQ


Une vague scélérate photographiée en 1980 à bord du supertanker Esso Languedoc, durant un orage au large de l’Afrique du Sud

On les appelle scélérates, monstrueuses ou phénoménales. Des vagues qui prennent les marins par surprise et peuvent dépasser les 30 mètres d’amplitude. Elles jaillissent de nulle part, parfois même dans des mers peu agitées. Une équipe internationale vient pour la première fois de valider expérimentalement une théorie qui expliquerait comment ces ondes spectaculaires se forment. Signe particulier, les chercheurs ont travaillé avec de la lumière, plus facile à étudier que de l’eau.


« On ne sait pas ce qui crée les vagues scélérates à la surface des océans, justifie l’hydrodynamicien Frédéric Dias, de l’Ecole normale supérieure de Cachan (France), coauteur de ces travaux publiés dans la revue Nature Physics. Elles sont probablement la combinaison de plusieurs facteurs. Et comme il s’agit d’un phénomène rare, et localisé, il est très difficile de faire des mesures en mer. » D’ailleurs, pendant longtemps, ces vagues appartenaient à la mythologie des marins et les scientifiques n’y croyaient guère. Jusqu’à ce 1er janvier 1995, où les occupants de la plateforme pétrolière Draupner, en mer du Nord, ont vu tout à coup une vague de 30 m d’amplitude -du creux à la crête- se dresser devant eux avant de s’abattre, heureusement sans faire de victimes ni de gros dégâts. Des témoignages confirmés par des instruments de mesure à bord de Draupner : la crête scélérate a culminé à 18,5 m au-dessus de la mer, où la moyenne des crêtes des plus grosses vagues ne dépassait pas 12 m ce jour-là.

« D’un point de vue scientifique, la vague scélérate est une onde dont l’amplitude dépasse ce que prévoit la théorie classique sur la formation des vagues, dit Michel Olagnon, ingénieur à l’Institut français pour l’exploitation de la mer (Ifremer), qui traque sans relâche tous les signalements de vagues monstrueuses. Mais le problème, c’est qu’en un endroit donné, on estime qu’il ne s’en forme qu’une tous les 10000 ans. » Dès 1983, le mathématicien britannique Howell Peregrine, spécialiste des fluides, a proposé de décrire les vagues géantes avec une équation dite de « Schrödinger non linéaire », dont la solution est une onde puissante et capable de se propager sans s’affaiblir. Une onde baptisée « soliton de Peregrine », en hommage au chercheur décédé en 2007. Cette année-là, une équipe américaine a aussi observé une onde scélérate -mimant sa cousine des océans- en étudiant la propagation d’une impulsion de lumière. Une porte ouverte, enfin, sur l’étude expérimentale de ces immenses vagues. Car la physique a ceci de fascinant que des phénomènes très différents sont parfois décrits par une même équation. « Avec de la lumière, on contrôle tous les paramètres : la forme de l’onde, sa durée, et la détection est plutôt facile, explique Christophe Finot, de l’Université française de Bourgogne, coauteur de l’étude publiée dans Nature Physics. Grâce aux lois d’échelle, une impulsion laser d’un millième de milliardième de seconde correspond, dans l’eau, à une « vague ». On peut donc étudier des quantités de phénomènes en un temps relativement court. »

Si Christophe Finot et ses collègues ont raison, les vagues scélérates peuvent donc naître de l’accumulation de vaguelettes qui, subitement, mettent en commun leur énergie pour donner naissance à une onde aussi furtive et localisée que gigantesque, comme ils l’ont observé avec de la lumière injectée dans une fibre optique. Une démonstration spectaculaire de phénomènes physiques dit « non linéaires », pour lesquels 1+1 peut faire 10, par une sorte d’effet boule de neige. « Maintenant, la balle est dans le camp des hydrodynamiciens, dit le physicien. A eux de montrer que ce mécanisme du soliton de Peregrine, dont on vient de prouver l’existence, peut expliquer la formation des vagues scélérates. » Michel Olagnon semble en douter. « C’est une expérience qui fera avancer la science. Mais on n’est pas sûr que cela nous rapproche beaucoup d’une solution pratique sur les vagues océaniques. » Il est vrai qu’à raison d’une vague tous les 10000 ans en un lieu donné, l’observation ne sera pas simple, d’autant plus que la mesure précise des vagues est un art délicat. « Il y a 100000 gros navires. Si tous étaient mis à contribution, nous pourrions avoir des mesures sur une dizaine de vagues chaque année. Faute de données expérimentales, nous ne sommes pas capables de montrer qu’il y a plus de vagues extrêmes que ce que prévoient les théories classiques. » Frédéric Dias est lui aussi prudent. « En mars 2010, une vague extrême a brisé des vitres et pénétré dans un paquebot de croisière, à l’Est de l’Espagne. Deux personnes sont décédées. Mais si on se penche sur le phénomène, on se rend compte qu’il ne correspond pas à ce qu’on sait des vagues scélérates. » De son côté, Michel Olagnon rappelle un événement qui avait défrayé la chronique en février 1963. La Jeanne d’Arc, un croiseur de la marine française, avait essuyé trois vagues gigantesques dans le Pacifique : plus de 20 m d’amplitude dans une mer qui culminait à 7-8 m. Deux jours plus tard, le commandant en second consigna les faits par écrit, et conclut : « Il est certain que la manière la plus sûre d’éviter les « événements de mer » consiste à ne jamais quitter la terre ferme... »

Denis DELBECQ

Le porte-hélicoptàre Jeanne d’Arc

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