La physique des tsunamis

Note: Cette information provient du site Web sur les tsunamis du Department of Earth and Space Science de l'University of Washington

Qu'est ce qu'un tsunami ? 

Un tsunami (prononcé tsoo-nah-mee) consiste d'un groupe ou d'une série de vagues, généré dans une masse d'eau par une perturbation impulsive qui provoque le déplacement vertical de l'eau. Les séismes, les glissements de terrain, les éruptions volcaniques, les explosions et même l'impact des corps cosmiques tels que les météorites, peuvent provoquer un tsunami. Les tsunamis peuvent ravager les côtes et peuvent causer d'importants dommages matériels et humains.

 

Statistiques au sujet des tsunamis:

 

Que veut dire le mot "tsunami" ? 

Tsunami est un d'origine japonaise qui signifie "vague de port". Ce mot est représenté par deux caractères: le caractère supérieure, " tsu", signifie "port" tandis que le caractère inférieur, "nami" signifie "mer". Auparavant, les tsunamis étaient parfois appelés « vagues de marée » par le public et raz de marée par la communauté scientifique. Le terme "vague de marée" est une fausse appellation; bien que l'effet du tsunami sur la côte dépende du niveau de marée lors de son arrivée, les tsunamis sont indépendants des marées. Les marées sont provoquées par la force d'attraction gravitationnelle de la lune, du soleil et des planètes. Le terme "vague séismique de mer" trompe également. "Séismique" implique un mécanisme de génération qui est lié aux tremblements de terre, mais un tsunami peut également être provoqué par un événement qui n'est pas relié aux séismes, tel qu'un éboulement ou un impact de météorite. 

 

Quelle est la différence entre les tsunamis et les autres vagues ? 

Les tsunamis ne ressemblent pas aux vagues produites par le vent, ce que plusieurs d'entre nous ont probablement observées sur un lac local ou à une plage côtière, du fait qu'elles sont caractérisées comme étant des vagues d'eau peu profonde, ayant des longues périodes et longueurs d'ondes.

Par exemple, la houle produite par le vent qu'on peut observer sur une plage en Californie et qui est engendrée par un orage au large du Pacifique et qui roule rythmiquement en bordure de la plage, une vague après l'autre, pourrait avoir une période d'environ 10 secondes et une longueur d'onde de 150 m.

Par contre, un tsunami peut avoir une longueur d'onde supérieure à 100 kilomètres et une période de l'ordre d'une heure.

En raison de leurs grandes longueurs d'onde, les tsunamis se comportent comme des vagues en eau peu profonde. Une vague devient une vague en eau peu profonde lorsque le rapport entre la profondeur de l'eau et la longueur d'onde est petit. Les vagues en eau peu profonde se déplacent à une vitesse qui est égale à la racine carrée du produit de l'accélération de la gravité (9.8 m/s/s) et de la profondeur de l'eau - voyons ce que ceci implique: Dans l'océan Pacifique, où la profondeur typique de l'eau est d'environ 4000 m, un tsunami voyage à environ 200 m/s, ou plus de 700 km/hr.

Puisque le taux auquel une vague perd son énergie est inversement lié à sa longueur d'onde, les tsunamis se propagent non seulement à grandes vitesses, ils peuvent également voyager de grandes distances transocéaniques avec des déperditions d'énergie limitées. 

Comment est-ce que les séismes déclenchent-ils des tsunamis ? 

Les tsunamis peuvent être déclenchés lorsque le fond sous-marin subit une déformation soudaine,ce qui provoque le déplacement vertical de l'eau sus-jacente. Les séismes tectoniques sont un genre particulier de tremblement de terre qui est associé à la déformation de la croûte terrestre; quand ces tremblements de terre se produisent sous la mer, l'eau située au-dessus de la région déformée subit un déplacement. Des vagues se forment lorsque la masse d'eau déplacée, qui agit sous l'influence de la gravité, essaie de regagner son équilibre. Un tsunami peut être déclenché lorsque des grandes régions du fond sous-marin s'élèvent ou s'abaissent.

Les grands déplacements verticaux de la croûte terrestre peuvent se produire aux limites des plaques. Les plaques agissent l'un sur l'autre le long de ces limites appelées les failles. Par exemple, autour des marges de l'océan Pacifique, les plaques océaniques plus denses glissent sous les plaques continentales dans un processus appelé subduction. Les tremblements de terre provoqués par la subduction sont particulièrement efficaces pour générer les tsunamis. 

Comment est-ce que les glissements de terrain, éruptions volcaniques, météorites déclenchent-ils des tsunamis ? 

Un tsunami peut être déclenché par n'importe quelle perturbation qui déplace une grande masse d'eau telle qu'elle est mise en position de déséquilibre. Dans le cas des tsunamis provoqués par les séismes, la colonne de l'eau est agitée par le soulèvement ou l'affaissement du fond sous-marin.

Les éboulements submersibles, qui accompagnent souvent les grands tremblements de terre, aussi bien que les effondrements des édifices volcaniques, peuvent également agiter la colonne sus-jacente de l'eau en tant que le sédiment et la roche glissent vers le bas et se répandent sur le fond sous-marin. De même, une éruption volcanique submersible violente peut créer une force impulsionnelle qui élève la colonne d'eau et déclenche un tsunami. Réciproquement, les éboulements super marin et les impacts produits par les corps cosmiques agitent l'eau d'en haut, en même tant que l'élan des débris en chute est transféré à l'eau dans laquelle les débris tombent.

D'une manière générale, les tsunamis déclenchés par ces mécanismes, à la différence des tsunamis du Pacifique provoqués par des séismes, se dissipent rapidement et affectent rarement les côtes éloignées de son origine. 

Qu'advient-il d'un tsunami lorsqu'il approche la côte? 

Un tsunami se transforme en passant de l'eau profonde en mer ouverte à l'eau peu profonde près de la côte. Si vous lisez la section "Quelle est la différence entre les tsunamis et les autres vagues ?", vous avez découvert qu'un tsunami voyage a une vitesse qui est liée à la profondeur de l'eau - par conséquent, la vitesse du tsunami diminue en même temps que la profondeur. Le flux d'énergie du tsunami, qui dépend de sa vitesse de vague et son amplitude d'onde, reste presque constant. En conséquence, lorsque la vitesse du tsunami diminue en voyageant vers l'eau moins profonde, sa hauteur augmente. En raison de ceci un tsunami, à peine perceptible en mer, peut atteindre une hauteur de plusieurs mètres près de la côte. Quand il atteint finalement la côte, un tsunami peut être manifesté par une marée qui monte ou descend rapidement ou par une série de vagues déferlantes, ou même par un mascaret.

Que se passe-t-il lorsqu'un tsunami frappe la côte ? 

Lorsqu'un tsunami approche le rivage, comme nous avons appris dans la section "Qu'advient-il d'un tsunami lorsqu'il approche la côte ?", il commence à ralentir et sa hauteur augmente.Tout comme d'autres vagues d'eau, l'énergie des tsunamis diminue à l'abord des cotes - une partie de l'énergie de vague est reflétée en mer, tandis que l'énergie de vague se propageant vers le rivage est dissipée par le frottement de fond et par la turbulence. En dépit de ces pertes, les tsunamis atteignent toujours la côte avec une énorme quantité d'énergie. Les tsunamis peuvent entraîner une forte érosion des plages en les dépouillant de sable qui s'est accumulé au cours de plusieurs années, et en arrachant les arbres et toute autre végétation côtière. Les tsunamis peuvent provoquer l'inondation des côtes sur des centaines de mètres plus hauts que le niveau habituel de marée haute, et l'eau rapide liée au tsunami peut écraser les maisons et d'autres structures côtières. Les tsunamis peuvent atteindre une hauteur maximale de l'ordre de 10, 20 et même 30 mètres au-dessus du niveau de la mer. Cette hauteur est souvent appelée la hauteur du jet de rive.