✎...La mesure et la propagation des Tsunamis

I) La propagation des Tsunamis

  - Lors de la formation d'un Tsunami, une grande masse d'eau est deplacée sous la forme d'une onde hydraulique qui se propage dans toutes les directions. Les vagues ordinaires de l'océan sont de simples déformation superficielle de l’eau qui peuvent etre causées par le vent, la rotation de la terre, la gravité exercée par la Lune ect... Mais un Tsunami déplace une colonne d'eau toute entière.

A) Au Large

  - En eau profonde, les Tsunamis se propagent très rapidement ( entre 700 et 900 km/h ). Sa longueur d'onde est très importante ( des centaines de km ) mais sa hauteur ne dépasse pas les 2 métres. Les Tsunamis déploient une énergie cinétique impressionnante mais ne possèdent qu'une faible énergie potentielle (hauteur des vagues) qui sont quasiment imperceptibles sur l'océan.

B) Près des côtes

  - Proche des côtes, la vitesse du Tsunami diminue en même temps que la profondeur. Or, le très important flux d'énergie reste à peu près constant. L'énergie cinétique se convertie ainsi en énergie potentielle et il se crée donc une énorme vague. Les hauteurs de vagues obtenues sont de l'ordre de 10, 20 ou même de 30 mètres.

II) La mesure des Tsunamis

  - Afin de pouvoir mesurer la propagation des Tsunamis, nous devons prendre en compte sa nature ondulatoire :

 Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

Schéma des caracteristique d'onde hydraulique d'un Tsunami.

longueur d'onde : distance entre 2 crêtes successives ;
fréquence ou période : intervalle de temps entre 2 crêtes successives ;
hauteur : dénivellation entre crête et creux ;
amplitude : dénivellation entre la crête et le niveau moyen de la mer. Attention ! Pour la plupart des ondes, l'amplitude représente la moitié de la hauteur ;
run-up. L'amplitude du tsunami à son contact avec la côte (déferlement) est appelée run-up par les Anglo-saxons, il s'agit de l'altitude maximale de la zone inondée par le tsunami ;
vitesse ;
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

longueur d'onde : distance entre 2 crêtes successives ;
fréquence ou période : intervalle de temps entre 2 crêtes successives ;
hauteur : dénivellation entre crête et creux ;
amplitude : dénivellation entre la crête et le niveau moyen de la mer. Attention ! Pour la plupart des ondes, l'amplitude représente la moitié de la hauteur ;
run-up. L'amplitude du tsunami à son contact avec la côte (déferlement) est appelée run-up par les Anglo-saxons, il s'agit de l'altitude maximale de la zone inondée par le tsunami ;
vitesse ;
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

longueur d'onde : distance entre 2 crêtes successives ;
fréquence ou période : intervalle de temps entre 2 crêtes successives ;
hauteur : dénivellation entre crête et creux ;
amplitude : dénivellation entre la crête et le niveau moyen de la mer. Attention ! Pour la plupart des ondes, l'amplitude représente la moitié de la hauteur ;
run-up. L'amplitude du tsunami à son contact avec la côte (déferlement) est appelée run-up par les Anglo-saxons, il s'agit de l'altitude maximale de la zone inondée par le tsunami ;
vitesse ;
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

longueur d'onde : distance entre 2 crêtes successives ;
fréquence ou période : intervalle de temps entre 2 crêtes successives ;
hauteur : dénivellation entre crête et creux ;
amplitude : dénivellation entre la crête et le niveau moyen de la mer. Attention ! Pour la plupart des ondes, l'amplitude représente la moitié de la hauteur ;
run-up. L'amplitude du tsunami à son contact avec la côte (déferlement) est appelée run-up par les Anglo-saxons, il s'agit de l'altitude maximale de la zone inondée par le tsunami ;
vitesse ;
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

longueur d'onde : distance entre 2 crêtes successives ;
fréquence ou période : intervalle de temps entre 2 crêtes successives ;
hauteur : dénivellation entre crête et creux ;
amplitude : dénivellation entre la crête et le niveau moyen de la mer. Attention ! Pour la plupart des ondes, l'amplitude représente la moitié de la hauteur ;
run-up. L'amplitude du tsunami à son contact avec la côte (déferlement) est appelée run-up par les Anglo-saxons, il s'agit de l'altitude maximale de la zone inondée par le tsunami ;
vitesse ;
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

longueur d'onde : distance entre 2 crêtes successives ;
fréquence ou période : intervalle de temps entre 2 crêtes successives ;
hauteur : dénivellation entre crête et creux ;
amplitude : dénivellation entre la crête et le niveau moyen de la mer. Attention ! Pour la plupart des ondes, l'amplitude représente la moitié de la hauteur ;
run-up. L'amplitude du tsunami à son contact avec la côte (déferlement) est appelée run-up par les Anglo-saxons, il s'agit de l'altitude maximale de la zone inondée par le tsunami ;
vitesse ;
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

A) Les formules

           Longueur d'onde :

λ = T√(g.h)

avec  ${\displaystyle g=9{,}81\ {\rm {m\cdot s^{-2}}}}$  la pesanteur, T la periode (en s) et h la profondeur de l'eau (en m).

Exemple: On peut calculer la longueur d'onde d'un Tsunami en prenant comme profondeur la profondeur moyenne des oceans qui est de 4000 m de                                       profondeur et une période d'une heure :

                    λ = T√g.h = 3600√(9.81*4000) ≈ 700 mètres.

         La vitesse :

v = T√(gh)

Avec g = 9,81 m.s^-2 est la gravité, ce qui donne numériquement :

              v ≈ 870√(h/6)

Calcule de la vitesse moyenne d'un Tsunami : La hauteur moyenne des fonds marin est de 4 km.

Donc v_max = 870√(4/6) ≈ 700 km/h.

 ? Ici, on voit que le Tsunami a parcouru tout le Pacifique qui a une largeur moyenne de 8000 km en 20 heures, ce qui correspond à une vitesse moyenne de 8000/20 = 400km/h.

Energie de la vague :

  - L'énergie de la vague du Tsunami va de la surface au fond de la mer, même dans les eaux les plus profondes.

Cette énergie correspond à l'énergie mécanique : (Em = Ec + Epp) qui est la somme de l'énergie cinétique : (Ec = ½ . m . V ² ) et de l'énergie potentielle : (Epp = m . g . h) (= liée à la hauteur des vagues).

Schéma d'un tsunami
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

Schéma d'un tsunami
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.php

Schéma d'un tsunami
Source : notre-planete.info, https://www.notre-planete.info/terre/risques_naturels/tsunamis.

L'échelle d'Imamura (magnitude) :

  - L'échelle d'Imamura permet d'attribuer une magnitude aux Tsunamis. Introduite par Imamura en 1942 et développée par Iida en 1956, cette échelle est l'une des plus simples. La magnitude est calculée à partir de la hauteur maximum de la vague au niveau de la côte selon la formule :

m=log₂(Hmax)

avec m la magnitude et Hmax la hauteur maximale de la vague.

m = -1 : c'est un Tsunami mineur.

m = 0 : la hauteur des vagues au large est de env. 10 cm ; la vague la plus forte atteint 1 m ; il n'y a pas de préjudice.

m = 1 : la hauteur des vagues au large est de env. 25 cm ; la vague la plus forte atteint 2 m ; dégâts aux maisons et aux navires.

m = 2 : la hauteur des vagues au large est de env. 50 cm ; la vague la plus forte atteint 4 à 6 m ; destruction de navires, pertes humaines.

m = 3 : la hauteur des vagues au large est de env. 1 m ; la vague la plus forte atteint 10 à 20 m ; destruction des côtes sur env. 200 km.

m = 4: la hauteur des vagues au large est de env. 2 m ; la vague la plus forte atteint plus de 50 m ; destruction des côtes sur env. 500 km.

L'échelle de Soloviev (intensité) :

I : Très légère, l'onde est faible, perceptible uniquement sur les marégraphes.

II : Légère, l'onde est remarquée par les familiers de la mer sur les rivages très plats.

III : Assez forte, l'onde inonde les côtes en pente douce, les embarcations légères sont échouées, l'écoulement dans les estuaires est renversé.

IV : Forte, le rivage est inondé, les constructions sur la côte sont dégradées, la côte est jonchée de débris flottants.

V : Très forte, inondation générale, destruction des bâtiments, affouillement des terres, pertes humaines.

VI : Désastreuse, destruction des structures, inondation sur une grande profondeur, dommages aux navires, nombreuses victimes.