A2 Tsunamis et perturbations de fond

Topique

Les tsunamis sont des ondes de gravité de longue période, d'une durée de cinq à soixante minutes, qui se forment lorsque le fond marin est perturbé verticalement. Cette perturbation peut être causée par un séisme avec une composante verticale dans le mouvement des plaques tectoniques, un glissement de terrain sous-marin, une éruption volcanique sous-marine ou l'effondrement d'une caldeira volcanique. Contrairement aux vagues de vent, qui n'agitent que les couches supérieures de la mer, les tsunamis déplacent simultanément toute la colonne d'eau, du fond marin jusqu'à la surface. C'est précisément ce déplacement de toute la colonne d'eau qui permet à un tsunami de transporter beaucoup plus d'énergie qu'une vague de vent de même hauteur. En haute mer, un tsunami passe presque inaperçu : son amplitude atteint à peine entre un dixième et un mètre, bien que sa longueur d'onde s'étende entre cent et mille kilomètres, et qu'il se propage à des vitesses comprises entre deux cents et sept cents kilomètres par heure. À l'approche des côtes, les eaux peu profondes ralentissent le tsunami, et c'est précisément ce ralentissement qui provoque une amplification considérable de son amplitude, si faible en haute mer, avant qu'il n'atteigne les terres.

Cette amplification côtière obéit à une relation connue sous le nom d'amplification de Green : l'amplitude du tsunami augmente à mesure que la profondeur de l'eau diminue, de façon inversement proportionnelle à la racine quatrième de cette profondeur. Ainsi, une réduction de la profondeur de quatre mille mètres en haute mer à seulement dix mètres près de la côte peut amplifier la vague jusqu'à quarante fois. Cependant, la hauteur maximale atteinte par l'eau sur la côte dépend non seulement de cette amplification de Green, mais aussi du type de fond marin et de la géométrie du littoral ; deux facteurs qui expliquent qu'un même tsunami puisse inonder une côte bien plus qu'une autre, même si les deux reçoivent la même vague en provenance de la haute mer.

Tous les tsunamis ne proviennent pas du fond océanique : les météotsunamis sont générés lorsqu'une perturbation atmosphérique rapide – une tempête, un front ou une trombe marine – produit une résonance à la surface de l'océan. Cette résonance, la même résonance de Proudman qui amplifie la marée de tempête d'un cyclone tropical, se produit lorsque la vitesse de propagation d'une perturbation de pression atmosphérique coïncide avec celle d'une onde longue dans l'eau. Cette coïncidence provoque un gonflement de la surface de l'océan de cinq à vingt centimètres, une amplification qui, sur les côtes particulièrement résonantes, peut atteindre un à deux mètres.

La détection précoce d'un tsunami repose sur des systèmes d'alerte rapide qui surveillent en temps réel l'activité sismique et le niveau de la mer. Le temps nécessaire à un tsunami pour parcourir la distance entre sa source et les côtes les plus éloignées se mesure en heures – le tsunami indo-pacifique de 2004, par exemple, a mis entre sept et huit heures pour atteindre les côtes africaines – et c'est précisément ce temps de propagation qui permet d'émettre des alertes entre cinq minutes et deux heures avant l'arrivée du tsunami sur chaque côte.

Ainsi, lorsqu'un tsunami atteint enfin la côte, il n'arrive pas en une seule vague : il arrive en plusieurs trains de vagues successifs qui se succèdent pendant plusieurs heures, et c'est souvent le deuxième ou le troisième train, et non le premier, qui atteint la plus grande hauteur. De la perturbation verticale du fond marin qui le provoque, en passant par l'amplification de Green qui le grossit à l'approche de la côte, jusqu'aux systèmes d'alerte qui luttent contre ce même temps de propagation, tout, dans un tsunami, fait que la véritable menace n'arrive pas avec la première vague visible, mais avec celles qui suivent.

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