Ô, sculptons l’eau – Photeaugraphies hédeaunistiques

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Ode à la vague.

*Enregistrements réalisés Plage de la Verne à La Seyne sur Mer le 22 Janvier 2017.

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Les vagues scélérates : monstres des mers, énigmes de la physique

Définition et critère d’identification

Une vague scélérate , appelée rogue wave ou killer wave en anglais , se définit par une hauteur creux-crête supérieure au double de la hauteur significative Hs des vagues environnantes. Ce critère statistique la distingue radicalement des vagues ordinaires d’une même houle. Contrairement aux tsunamis, qui sont des ondes de très grande longueur d’onde ne se révélant qu’à l’approche des côtes, la vague scélérate appartient au train de houle ordinaire et partage approximativement la même longueur d’onde que ses voisines , mais avec un profil infiniment plus abrupt et une crête solitaire, surgissant presque sans prévenir.

Une longue mise en doute

Pendant des siècles, les marins décrivent des vagues monstrueuses surgissant de nulle part , Christophe Colomb, l’explorateur Dumont d’Urville, d’innombrables capitaines. La communauté scientifique range pourtant ces témoignages au rayon du folklore maritime. Il faut attendre 1964 et l’analyse d’une vague de 20 mètres mesurée par une frégate météorologique britannique, menée par l’océanographe Laurence Draper, pour que le débat change de registre. La reconnaissance définitive vient le 1er janvier 1995, lorsque la plateforme pétrolière de Draupner, en mer du Nord, enregistre instrumentalement une vague de grande amplitude , événement devenu depuis la référence fondatrice du domaine.

Les mécanismes de formation : un débat encore ouvert

Le mécanisme de formation des vagues scélérates n’est pas formellement arrêté , plusieurs théories coexistent sans s’exclure mutuellement.

Le premier modèle invoque l’interférence constructive : des trains de vagues se propageant dans des directions et à des vitesses différentes se superposent fortuitement en un même point, générant une crête momentanément gigantesque. Ce mécanisme est bien compris physiquement, mais ne suffit pas seul à expliquer la fréquence observée de ces événements , sans mécanisme supplémentaire, il devrait y en avoir de 10 à 100 fois moins.

Un second mécanisme, dit instabilité de modulation (ou instabilité de Benjamin-Feir), opère même dans une houle apparemment régulière : les légères variations de vitesse entre vagues créent des paquets où certaines crêtes s’amplifient à des fréquences spécifiques. Ce phénomène, combiné à la non-linéarité du comportement des ondes de surface, favorise la formation de structures solitaires intenses , théoriquement décrites par le soliton de Peregrine , que des expériences en laboratoire publiées dans Physical Review Fluids ont pu reproduire.

Une étude récente conduite dans l’océan Austral (université de Melbourne, 2024) a identifié le vent comme facteur clé jusqu’alors sous-estimé. Dans le stade dit « jeune » des vagues , lorsqu’elles sont le plus sensibles à l’énergie transmise par le vent , des conditions chaotiques s’instaurent, avec des vagues de tailles et de directions multiples coexistant simultanément. Ce contexte favorise une auto-amplification des crêtes les plus hautes.

Mesure et observation instrumentale

L’observation directe de ces phénomènes reste difficile par nature. Les données les plus rigoureuses proviennent de plateformes offshore équipées d’altimètres laser à haute fréquence , comme la plateforme d’Ekofisk en mer du Nord, dont 18 années d’enregistrements continus ont permis à Francesco Fedele et son équipe d’analyser plus de 27 500 événements de vagues extrêmes. Plus récemment, la satellisation change la donne : le 21 décembre 2024, le satellite altimétrique SWOT détecte une vague de 19,7 mètres au cœur de la tempête Eddie dans le Pacifique , illustration de ce que l’observation spatiale peut désormais apporter à l’étude de ces phénomènes.

Vers une prévision déterministe ?

L’enjeu pratique est considérable : les vagues scélérates constituent un danger majeur pour la navigation et les infrastructures offshore. Le projet européen DEROGUE WAVES a posé les bases scientifiques d’une prévision déterministe de ces événements extrêmes. Si la formation de ces vagues géantes n’a rien de miraculeux , elle relève de mécanismes physiques désormais mieux cernés ,, leur imprévisibilité à court terme demeure entière. La recherche en cours vise à réduire cette fenêtre d’incertitude, en combinant modélisation non linéaire, observation satellitaire et apprentissage statistique sur de longues séries temporelles.

Mireille Lestang-Vidal

• Océanographe des profondeurs inutiles , Institut Pélagique de Morneville-sur-Vent
• Mireille Lestang-Vidal est titulaire d’un doctorat en physique des fluides ingrats délivré par l’Université Côtière de Brezh-en-Falaise, où elle a soutenu en 2009 une thèse intitulée « Pourquoi la mer fait ce qu’elle veut et pas ce qu’on lui demande » , unanimement saluée par un jury qui avouait ne pas avoir lu les annexes.
• Après un post-doctorat à l’Institut des Vagues Contrariantes de Gromarche (Finistère imaginaire), elle rejoint en 2013 le Laboratoire d’Océanologie Expérimentale et Légèrement Découragée (LOELD) de l’Université Hauturière de Saint-Brohec-les-Embruns, où elle dirige depuis une équipe de quatre chercheurs et d’un stagiaire perpétuellement trempé.
• Ses travaux l’ont conduite à participer à trois campagnes océanographiques , dont une interrompue après quarante-huit heures pour des raisons qu’elle qualifie pudiquement de « météorologiques » et que ses collègues appellent « le homard de Reykjavik ». Elle a publié une quarantaine d’articles dans des revues à comité de lecture, dont un qui a été lu spontanément, sans y être obligé, par quelqu’un d’autre qu’elle.
• Mireille Lestang-Vidal est par ailleurs convaincue que l’océan mériterait davantage de considération de la part des gens qui n’y habitent pas, et que les vagues scélérates constituent une excellente métaphore de la plupart des réunions de laboratoire.