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Tsunami
Tsunami à Malé aux Maldives, le 26 décembre 2004.
Tsunami à Malé aux Maldives, le 26 décembre 2004.

Un tsunami (japonais : ? tsu, " port " et ? nami, " vague ") est une onde provoquée par un rapide mouvement d'un grand volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) (océan ou mer). Ce mouvement est en général dû à un séisme, à une éruption volcanique sous-marine de type explosive ou bien à un glissement de terrain sous-marin (Un sous-marin est un navire capable de se déplacer dans les trois dimensions, sous la surface de l'eau ; il se distingue ainsi des autres bateaux...) de grande ampleur. Un impact météoritique peut aussi en être la cause, de même qu'une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette...) atomique sous-marine. Ainsi, contrairement aux vagues, un tsunami (Un tsunami (japonais : ? tsu, « port » et ? nami, « vague ») est une onde provoquée par un rapide mouvement d'un grand volume d'eau (océan ou mer). Ce mouvement est en général dû à un séisme, à une éruption volcanique...) n'est pas créé par le vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu...).

Bien que les tsunamis atteignent une vitesse (On distingue :) de 800 km/h quand le fond de l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a...) est profond, ils sont imperceptibles au large car leur amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) n'y dépasse que rarement le mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) pour une période (temps entre deux vagues successives) de plusieurs minutes à plusieurs heures ; il ne faut donc pas les confondre avec les vagues scélérates qui provoquent des naufrages en haute mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.). En revanche, ils peuvent provoquer d'énormes dégâts sur les côtes où ils se manifestent par :

  • une baisse du niveau de l'eau et un recul de la mer dans les quelques minutes qui le précèdent ;
  • un raz-de-marée, à savoir une élévation rapide du niveau des eaux d'un mètre à plusieurs dizaines de mètres provoquant un courant puissant capable de pénétrer profondément à l'intérieur des terres lorsque le relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) est plat. La vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les vagues sont générées par le vent et ont une amplitude crête-à-crête allant de...) (max. 60 mètres de haut) ralentit près des côtes et prend de la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.). Ensuite, elle peut tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) dévaster sur plusieurs kilomètres.

Dans certains cas assez rares, le tsunami peut prendre la forme d'une vague déferlante ou, sur un fleuve, d'un mascaret (Le mascaret est un phénomène de brusque surélévation de l'eau d'un fleuve ou d'un estuaire provoquée par l'onde de la marée montante lors des grandes...). 75 % des raz-de-marée se produisent dans l'océan Pacifique (L'océan Pacifique, qui s'étend sur une surface de 180 000 000 km², est l'océan le plus vaste du globe terrestre. Il comprend entièrement l'Océanie et...), la plupart des autres dans l’océan Indien (L’océan Indien s'étend sur une surface de 75 000 000 km². Il est limité au nord par l'Inde, le Pakistan et l'Iran, à l'est par la Birmanie, la Thaïlande, la Malaisie, l'Indonésie et l'Australie, au sud par l'océan...), en raison de la plus forte activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et plus (chaînes de montagnes, bassins sédimentaires, etc) et...) et sismique.

En fonction de l'intensité de l'action mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission,...) qui les génère et de la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures d'autres types...) de l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des courants marins. Approximativement 71% de la...), ils se propagent sur des milliers voire une dizaine de milliers de kilomètres et peuvent toucher (Le toucher, aussi appelé tact ou taction, est l'un des cinq sens de l'homme ou de l'animal, essentiel pour la survie et le développement des êtres vivants, l'exploration, la...) plusieurs continents, dans des zones où le séisme ou l'éruption volcanique ne sont pas détectés. Lors d'un fort tremblement (Les tremblements sont des mouvements anormaux involontaires, rythmiques et oscillatoires, de faible amplitude. Ils peuvent être uni ou bilatéraux.) de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...) en zone côtière, ils sont généralement plus meurtriers et destructeurs que la secousse elle-même.

Étymologie

Sous la vague au large de Kanagawa (Kanagawa-oki nami-ura ???? ??)gravure sur bois polychrome par Katsushika Hokusai (vers 1831), Trente-six vues du mont Fuji
Sous la vague au large de Kanagawa (Kanagawa-oki nami-ura ???? ??)
gravure sur bois polychrome par Katsushika Hokusai (vers 1831), Trente-six vues du mont Fuji

Le terme tsunami (kanji : ??) est un mot japonais composé de tsu (?), " port ", " gué ", et de nami (?), " vague " ; il signifie littéralement " vague portuaire ". Elle fut nommée ainsi par les pêcheurs qui, n'ayant rien perçu d'anormal au large, retrouvaient leur ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations doivent être à moins de 200 m chacune, par opposition aux villages) dans...) portuaire ravagée. Le mot est francisé, il prend donc un s au pluriel (des tsunamis).

Dans l'expression française " raz-de-marée ", le terme " raz " désigne un courant rapide. C'est un mot d'origine viking qui a été importé lors de l'invasion de la Normandie, puis est passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le présent....) dans le breton avant de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) dans le français. Il a également donné le nom à la Pointe du Raz, et le mot anglais race (course), qui évoque également la rapidité, a la même étymologie.

Le problème du terme " raz-de-marée " est que le phénomène n'a rien à voir avec les marées, qui sont provoquées par l'attraction de la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de...) et du soleil ; le raz de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil.) est provoqué par des événements d'origine terrestre. L'association avec les marées fait référence à son apparence, comme une crue extrêmement rapide du niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.), plutôt que comme une vague géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence principale. Elles se situent entre les...). Par ailleurs le terme de raz-de-marée reste imprécis car il ne préjuge pas de l'origine sismique du phénomène : le passage d'un ouragan peut également élever le niveau de l'eau d'un à deux mètres et provoquer des inondations similaires.

Pour éviter l'association fausse avec les marées et pallier l'imprécision du terme de raz-de-marée, les scientifiques préfèrent le mot tsunami, officialisé en 1963. Le terme est passé par ailleurs dans la langue courante.

Sources : voir Bibliographie thématique: étymologie.

Création, propagation et déferlement

Un tsunami est créé lorsqu'une grande masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) d'eau est déplacée. Cela peut être le cas lors d'un séisme important, d'une magnitude de 7 ou plus, lorsque le niveau du plancher océanique le long d'une faille s'abaisse ou s'élève brutalement (voir Fig. 1), lors d'un glissement de terrain côtier ou sous-marin, ou lors d'un impact par une météorite (Une météorite est un corps matériel provenant de l’espace extra-atmosphérique de taille comparativement petite qui atteint la surface de la Terre. On appelle...). Il est notable qu'un fort séisme ne produit pas nécessairement un tsunami : tout dépend de la manière dont se modifie le niveau du plancher océanique aux alentours de la faille.

Le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture navale, le...) d'eau se propage de proche en proche et crée un mouvement de grande longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) (généralement quelques centaines de kilomètres) et de grande période (quelques dizaines de minutes). Lorsque la cause du tsunami a lieu près d'une côte, celle-ci peut être atteinte en moins d'une heure ; on parle alors de tsunami local.

Certains tsunamis sont capables de se propager sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres et d'atteindre l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) des côtes d'un océan en moins d'une journée. Ces tsunamis de grande étendue sont généralement d'origine tectonique, car les glissements de terrain et les explosions volcaniques produisent généralement des ondes de plus courte longueur d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie...) qui se dissipent rapidement.

Il faut garder à l'esprit que ce n'est pas principalement la hauteur du tsunami qui en fait sa force destructrice mais la durée de l'élévation du niveau de l'eau et la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) d'eau déplacée à son passage : si des vagues de plusieurs mètres de hauteur, voire d'une dizaine de mètres, sont légion sur les côtes pacifiques, elle ne transportent pas assez d'eau pour pénétrer dans les terres. Au contraire, un tsunami d'une hauteur d'un ou deux mètres peut s'avérer ravageur, car la quantité d'eau qu'il transporte lui permet de déferler jusqu’à plusieurs centaines de mètres à l'intérieur des terres si le relief est plat et sans obstacles naturels (arbres). On peut voir le phénomène sous un autre angle : une vague classique, d'une période d'au plus une minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de...), n'élève pas le niveau de l'eau suffisamment longtemps pour qu'il pénètre profondément, tandis que le niveau des eaux s'élève au dessus de son niveau normal pendant 5 à 30 minutes lors du passage d'un tsunami.

Sources : voir Bibliographie thématique: dossiers généraux.

Dangers liés aux tsunamis

Les dangers liés aux tsunamis sont dus à l'inondation (Le terme inondation fait traditionnellement référence au débordement d'un cours d'eau qui submerge les terrains voisins. Il doit évidemment être étendu aux débordements des ouvrages artificiels tels que...) qui en résulte, à la force du courant qu'ils engendrent tant lors du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) que du reflux et à sa capacité à happer les personnes au large.

Pertes humaines

Illustration 1 - Hawaii gens fuyant à l'approche d'un tsunami sur Hilo, le 1er avril 1946.
Illustration 1 - Hawaii gens fuyant à l'approche d'un tsunami sur Hilo, le 1er avril 1946.

Les victimes emportées par un tsunami peuvent recevoir divers coups par les objets charriés (morceaux d'habitations détruites, bateaux, voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de...), etc.) ou être projetées violemment contre des objets terrestres (mobilier urbain, arbres, etc.) : ces coups peuvent être mortels ou provoquer une perte des capacités menant à la noyade (Une noyade est une mort par immersion prolongée dans un liquide, généralement de l'eau.). Certaines victimes peuvent aussi être piégées sous les décombres d'habitations. Enfin, le reflux du raz-de-marée est capable d'emmener des personnes au large, où elles dérivent et, sans secours, meurent de noyade par épuisement ou de soif.

Dans les jours et semaines suivant l'événement, le bilan peut s'alourdir, en particulier dans les pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent sous forme de...) pauvres. L'après raz-de-marée peut être plus mortel que la vague elle-même. Les maladies liées à la putréfaction de cadavres, à la contamination de l'eau potable (Une eau potable est une eau devant satisfaire à un certain nombre de caractéristiques la rendant propre à la consommation humaine.) et à la péremption des aliments sont susceptibles de faire leur apparition. La faim (La faim désigne la sensation, apparaissant après un certain temps sans manger, qui pousse un être vivant à rechercher de la nourriture.) peut survenir en cas de destruction des récoltes et des stocks alimentaires.

Pour exemple, le Tsunami du 26 décembre 2004 a fait plus de 300 000 morts.

Dégâts

Train renversé par le tsunami du 26 décembre 2004 au Sri Lanka.
Train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour...) renversé par le tsunami du 26 décembre 2004 au Sri Lanka (Le Sri Lanka (nom officiel depuis le 22 mai 1972 : République démocratique socialiste du Sri Lanka ; cingalais : ශ්‍රී...).

Les tsunamis sont susceptibles de détruire habitations, infrastructures et flore (La flore est l'ensemble des espèces végétales présentes dans un espace géographique ou un écosystème déterminé (par opposition à la...) en raison :

  • du fort courant qui emporte les structures peu ancrées dans le sol (voir la photo ci-contre) ;
  • de l'inondation qui fragilise les fondations (Les fondations d'un ouvrage assurent la transmission et la répartition des charges (poids propre et surcharges climatiques et d'utilisation) de cet ouvrage sur le sol. Le mode de fondation sera établi suivant la...) des habitations, parfois déjà atteintes par le tremblement de terre précédant le raz-de-marée ;
  • de dégradations dues aux chocs d'objets charriés à grande vitesse par la crue.

De plus, dans les régions plates, la stagnation d'eaux maritimes saumâtres peut porter un coup fatal à la faune et à la flore côtières, ainsi qu'aux récoltes. Sur les côtes sableuses ou marécageuses, le profil du rivage peut être modifié par la vague et une partie des terres, immergées.

  • des pollutions induites par la destruction d'installations dangereuses et de dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant...) de toxiques, de pathogènes à partir de ces installations (usines, décharges sous-marines..) ou par dispersion de sédiments pollués (estuaires, ports, en aval d'émissaires industriels, décharges sous-marines ou littorales). Lors du Tsunami du 26 décembre 2004, un dépôt de munitions immergées a par exemple été dispersé sur les fonds marins sur de grandes distances. Il existe plusieurs centaines de décharges sous-marines dans le monde (Le mot monde peut désigner :), contenant notamment des déchets nucléaires et des déchets militaires ou industriels hautement toxiques.

Les récifs coralliens peuvent également être disloqués et mis à mal par le tsunami lui-même et par la turbidité de l'eau qui peut s'ensuivre les semaines suivantes, ainsi que par les polluants (engrais, pesticides..) que l'eau a pu ramener.

Prévention (La prévention est une attitude et/ou l'ensemble de mesures à prendre pour éviter qu'une situation (sociale, environnementale, économique..) ne se dégrade, ou qu'un accident, une...)

La présence d'un système d'alerte permettant d'alerter la population quelques heures avant la survenue d'un tsunami, la sensibilisation des populations côtières aux risques et aux gestes de survie, et la sécurisation de l'habitat permettent de sauver la plupart des vies humaines.

Système d'alerte

Il suffit généralement de s'éloigner de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres des côtes ou d'atteindre un promontoire de quelques mètres à quelques dizaines de mètres pour être épargné. La mise à l'abri ne prend donc que quelques minutes à un quart d'heure (L'heure est une unité de mesure  :), aussi un système d'alerte de tsunami permet-il d'éviter la plupart des pertes humaines.

Un système de bouées adaptées à la réception des mouvements peut être installé le long des côtes et ainsi prévenir du danger.

Un dispositif de surveillance et d'alerte, utilisant une maille de sondes sub-océanique et traquant les séismes potentiellement déclencheurs de tsunamis, permet d'alerter les populations et les plagistes de l'arrivée d'un tsunami dans les pays donnant sur l'océan pacifique : le Centre d'alerte pacifique de tsunami, basé sur la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté du roman The Beach d'Alex Garland) d'Ewa à Hawaii, non loin d'Honolulu.

Sources : voir Bibliographie thématique: prévention.

Sécurisation de l'habitat

À Hawaii, où le phénomène est fréquent, les règlements d'urbanisme imposent que les constructions proches du rivage soient bâties sur pilotis.

À Malé (Malé (divehi : މާލެ) est la capitale, la ville la plus peuplée et l'une des divisions administratives de la république des...), la capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel,...) des Maldives (La République des Maldives est un pays d'Asie du sud-ouest constitué de 1 196 îles, dont 203 habitées, situées à environ 450 km au sud du Deccan. Sa...), une rangée de tétrapodes en béton (Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats naturels (sable, gravillons) ou artificiels (granulats légers) agglomérés par un liant.) dépassant de 3 mètres le niveau de la mer est prévue pour diminuer l'impact des tsunamis.

Sensibilisation

Panneau de prévention des tsunami en Alaska, États-Unis
Panneau de prévention des tsunami en Alaska, États-Unis

La sensibilisation au phénomène et à ses dangers est également un facteur déterminant pour sauver des vies humaines, car toutes les côtes ne possèdent pas de système d'alarme - les côtes des Océans Atlantique et Indien en sont notamment dépourvues. De plus, certains tsunamis ne peuvent être détectés à temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) (tsunamis locaux).

Deux indices annonçant la survenue possible d'un tsunami sont à reconnaître et impliquent qu'il faut se rendre en lieu sûr :

  • retrait rapide et inattendu de la mer, car il annonce la survenue d'un raz-de-marée ;
  • tremblement de terre, même de faible densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme...), car il peut s'agir d'un séisme majeur distant provoquant un tsunami.

Si l'on est surpris par le raz-de-marée, grimper sur le toit (Le toit est la structure couvrant la partie supérieure d'un édifice, permettant principalement de protéger son intérieur contre les intempéries et l'humidité.) d'une habitation ou la cime d'un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres....) solide, tenter de s'accrocher à un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut...) flottant que le tsunami charrie sont des solutions de dernier recours. En aucun cas, il n'est sûr de revenir auprès des côtes dans les heures suivant le raz-de-marée, car celui-ci peut être composé de plusieurs vagues espacées de quelques dizaines de minutes à plusieurs heures.

Sources : voir Bibliographie thématique: prévention.

Les barrières naturelles

Un rapport publié par le PNUE suggère que le tsunami du 26 décembre 2004 a causé moins de dégâts dans les zones où des barrières naturelles, telles que les mangroves, les récifs coralliens ou la végétation côtière, étaient présentes.

Fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans...) et localisation du phénomène

Au XXe siècle, dix tsunamis par an furent enregistrés, dont un et demi par an a provoqué des dégâts ou des pertes humaines. Sur cette période d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut être l'âge du Christ ?)....), sept provoquèrent plus d'un millier de morts, soit moins d'un tous les dix ans.

80% des tsunamis enregistrés le sont dans l'océan Pacifique ; parmi les huit tsunamis ayant causé plus d'un millier de victimes depuis 1900, seul le tsunami du 26 décembre 2004 n'a pas eu lieu dans l'océan Pacifique.

Sources : voir Bibliographie thématique: statistiques sur les tsunamis.

Caractéristiques physiques

Propagation en haute mer

En pleine mer, le tsunami se comporte comme la houle : c'est une onde à propagation elliptique, c'est-à-dire que les particules d'eau sont animées d'un mouvement elliptique à son passage. Il n'y a (presque) pas de déplacement global de l'eau, une particule retrouve sa position initiale après le passage du tsunami. La figure 2 illustre le déplacement des particules d'eau au passage de la vague.

Mais, contrairement à la houle (La houle est un mouvement ondulatoire de la surface de la mer. C'est une oscillation sinusoïdale régulière qui est légèrement différente des vagues car la houle se déplace sur de grandes ditances...), le tsunami provoque une oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) de l'eau aussi bien en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) (un objet flottant est animé d'un mouvement elliptique à son passage, cf. point (Graphie) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) du haut sur la Fig. 2) qu'en profondeur (l'eau est animée d'une oscillation horizontale dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution...) de la propagation de l'onde, voir le point rouge du bas sur la Fig. 2). Ce fait est lié à la grande longueur d'onde du tsunami, typiquement quelques centaines de kilomètres, qui est très supérieure à la profondeur de l'océan - une dizaine de kilomètres tout au plus. Il en résulte que la quantité d'eau mise en mouvement est bien supérieure à ce que la houle produit ; aussi le tsunami transporte-t-il beaucoup plus d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) que la houle.

Caractéristiques fondamentales

Fig. 3 - Schéma d'une vague de tsunami : longueur d'onde et amplitude (notée I sur la figure).
Fig. 3 - Schéma d'une vague de tsunami : longueur d'onde et amplitude (notée I sur la figure).

Un tsunami possède deux paramètres fondamentaux :

  • l'énergie mécanique (L'énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie d'un système emmagasinée sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle mécanique. C'est une quantité conservée en l'absence de frottement ou...) E libérée ;
  • pour simplifier, sa période T, c'est-à-dire le temps écoulé entre deux crêtes successives (Dans la pratique, un tsunami est un court train d'onde qui est caractérisé par son spectre de périodes – voir transformée de Fourier (En analyse, la transformation de Fourier est un analogue de la théorie des séries de Fourier pour les fonctions non périodiques, et permet de leur associer un spectre en fréquences. On cherche ensuite...) pour une explication détaillée).

Ces paramètres sont sensiblement constants au cours de la propagation du tsunami, dont la perte d'énergie par friction est faible du fait de sa grande longueur d'onde.

Les tsunamis d'origine tectonique ont des périodes longues, généralement entre une dizaine de minutes et plus d'une heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il...). Les tsunamis générés par des glissements de terrain ou l'effondrement d'un volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la montée d'un magma sous forme de lave et de tephras tels que les cendres. Ce magma provient...) ont souvent des périodes plus courtes, de quelques minutes à un quart d'heure.

Les autres propriétés du tsunami comme la hauteur de la vague, la longueur d'onde (distance entre les crêtes) ou la vitesse de propagation sont des quantités variables qui dépendent de la topographie et/ou des paramètres fondamentaux E et T.

Longueur d'onde

La plupart des tsunamis ont une longueur d'onde supérieure à la centaine de kilomètres, bien supérieure à la profondeur des océans qui ne dépasse guère 10 km, de sorte que leur propagation est celle d'une vague en milieu " peu profond ". La longueur d'onde λ dépend alors de la période T et de la profondeur de l'eau h selon la relation :

\lambda = T \sqrt{gh},

g = 9,81 m?s-2 est la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), ce qui donne numériquement

\lambda \approx 870 \left( \frac{T}{60\ \mathrm{min} }\right) \sqrt{\frac{h}{6\ \mathrm{km}}} km.

La période spatiale ou longueur d'onde est le plus souvent comprise entre 60 km (période de 10 min et profondeur de 1 km), typique des tsunamis locaux non tectoniques, et 870 km (période de 60 min et profondeur de 6 km), typique des tsunamis d'origine tectonique.

Vitesse de propagation

Fig. 5 - Propagation du tsunami du 26 décembre 2004.
Fig. 5 - Propagation du tsunami du 26 décembre 2004.

Pour les tsunamis de période suffisamment longue, typiquement une dizaine de minutes, soit la plupart des tsunamis d'origine tectoniques, la vitesse v de déplacement d'un tsunami est fonction de la seule profondeur d'eau h :

v = \sqrt{gh}.

Cette formule peut être utilisée pour obtenir une application numérique :

v \approx 870 \sqrt{\frac{h}{6\,\mathrm{km}}} km/h,

ce qui signifie que la vitesse est de 870 km/h pour une profondeur de 6 km et de 360 km/h pour une profondeur d'un kilomètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière...). La figure 4. illustre la variabilité de la vitesse d'un tsunami, en particulier le ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position déviée qui ne peut être franchie à la vitesse normale de la ligne.) de la vague en milieu peu profond, notamment à l'approche des côtes.

De la variabilité de cette vitesse de propagation, il résulte une réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change...) de la vague dans les zones peu profondes. Ainsi, le tsunami a rarement l'allure d'une onde circulaire centrée sur le point d'origine, comme le montre la Fig. 5. Toutefois, l'heure d'arrivée d'un tsunami sur les différentes côtes est prévisible puisque la topographie des océans est bien connue. Cela permet d'organiser au mieux l'évacuation lorsqu'un système de surveillance et d'alerte est en place.

Amplitude

Pour des tsunamis de longue période, qui présentent peu de dissipation d'énergie même sur de grandes distances, l'amplitude A du tsunami est donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une...) par la relation :

A \sim E^{1/2} r^{-1/2} h^{-1/4}, c'est-à-dire que l'amplitude augmente lorsque l'eau devient moins profonde, en particulier à l'approche des côtes (voir Fig. 4) et quand l'énergie est plus élevée. Elle diminue avec la distance, typiquement en 1/\sqrt{r} car l'énergie se répartit sur un front d'onde plus grand.

Pour les tsunamis de faible période (souvent ceux d'origine non sismique) la décroissance avec la distance peut être beaucoup plus rapide.

Déferlement sur les côtes

Mouvement horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers...) de l'eau

Lorsque le tsunami s'approche des côtes sa période et sa vitesse diminuent, son amplitude augmente. Lorsque l'amplitude du tsunami devient non négligeable par rapport à la profondeur de l'eau, une partie de la vitesse d'oscillation de l'eau se transforme en un mouvement horizontal global, appelé courant de Stokes. Sur les côtes, c'est davantage ce mouvement horizontal et rapide (typiquement plusieurs dizaines de km/h) qui est la cause des dégâts que l'élévation du niveau de l'eau.

À l'approche des côtes, le courant de Stokes d'un tsunami a pour vitesse théorique

u \approx \frac{A^2}{2 h^2} v,

soit

u \approx 18 \,\left(\frac{A}{h}\right)^2 \left(\frac{h}{10\,\mathrm{m}}\right)^{1/2}\ \mathrm{km/h}.

Complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan),...) des effets d'un tsunami en zones côtières

Cependant, contrairement à la propagation en haute mer, les effets d'un tsunami sur les côtes sont difficiles à prévoir car de nombreux phénomènes peuvent avoir lieu. Contre une falaise (Une falaise est un escarpement rocheux créé par l'érosion le long d'une côte. On peut distinguer les falaises basses (hauteur inférieure à 2 mètres), les falaises moyennes (entre...), par exemple, le tsunami peut être fortement réfléchi ; à son passage on observe une onde stationnaire (Une onde stationnaire est le phénomène résultant de la propagation simultanée dans des directions différentes de plusieurs ondes de même fréquence,...) dans laquelle l'eau a essentiellement un mouvement vertical.

  • Selon l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) d'attaque du tsunami sur la côte et la géométrie de celle-ci, le tsunami peut interférer avec sa propre réflexion et provoquer une série de vagues stationnaires avec des zones côtières non inondées (" nœuds ") et des zones avoisinantes particulièrement touchées (" ventres ").
  • Un tsunami à l'approche d'une île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné l'adjectif...) est capable de contourner celle-ci en raison du phénomène de diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d'une onde par les points de l'objet....) lié à sa grande longueur d'onde ; en particulier la côte opposée à la direction d'arrivée du tsunami peut également être touchée. Lors du tsunami du 26 décembre 2004, la ville de Colombo au Sri Lanka fut inondée bien que protégée des effets directs du tsunami par le reste de l'île (voir la Fig. 5).
  • Dans les fjords et les estuaires étroits, l'amplitude de la vague peut être amplifiée, comme c'est le cas pour les marées (cette dernière peut atteindre dix mètres d'amplitude sur certaines côtes comme au Mont Saint-Michel alors qu'elle n'atteint pas un mètre sur des îles comme Madère). Par exemple la baie de Hilo a une période d'oscillation typique de 30 min et fut davantage ravagée que le reste de l'île lors du passage du tsunami de 1946, qui avait une période de 15 min : la première vague du tsunami interférait constructivement avec la troisième, et ainsi de suites.

Liste de raz-de-marée de grande importance

Les magnitudes des séismes dans la liste ci-dessous ne sont donnés que pour les événements récents. Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de victimes des tsunamis est arrondi ; il s'agit d'estimations pour les catastrophes d'avant le XXe siècle.

Sont reportés ci-dessous les tsunamis ayant fait plus de 1 000 victimes estimées, ainsi que quelques autres moins meurtriers, mais d'amplitude ou d'étendue considérables :

  • Antiquité et Moyen Âge
    • environ XVe siècle av. J.-C. Crète : l'éruption du volcan de l'île grecque de Santorin provoque un tsunami d'une centaine de mètres en Crète (En géomorphologie, une crête est une ligne de points hauts d'un relief séparant deux versants opposés.) qui contribue à la disparition de la civilisation minoenne.
    • 21 juillet 365 ap. J.-C., séisme et raz-de-marée ressentis dans toute la Méditerranée orientale et notamment à Alexandrie (Alexandrie (grec :?λεξ?νδρεια, Copte : Rakot?, Arabe : ??????????, Al-?Iskandariya) est une ville d’Égypte de près de quatre...).
    • 1570, Chili, 2 000 victimes.
  • XVIIe siècle
    • 1605, Japon, 5 000 victimes.
    • 1611, Japon, 5 000 victimes.
    • 1674, Indonésie (L'Indonésie, officiellement la République d'Indonésie (en indonésien Republik Indonesia), est un pays transcontinental d'Asie du Sud-Est et d'Océanie. Avec plus de...), 2 500 victimes.
    • 1692, Jamaïque (La Jamaïque est une île de la mer des Caraïbes. Elle constitue un pays indépendant, faisant partie des Antilles, situé au sud de Cuba et à l'ouest de l'île Hispaniola, territoire d'Haïti...), 3 000 victimes.
  • XVIIIe siècle
    • 1703, Japon, 5 000 victimes.
    • 1707, Japon, 30 000 victimes.
    • 17 octobre 1737, Kamchatka et îles Kouriles : un tsunami consécutif au séisme du Kamchatka atteint 50 m de hauteur au nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) des îles Kouriles.
    • 1746, Pérou, 4 000 victimes, essentiellement à Lima (Lima est la capitale et la plus grande ville du Pérou (2005: 8 393 728 habitants). Elle est située sur la côte ouest du pays près du port de Callao....).
    • 1er novembre 1755, Portugal et Madère, 90 000 victimes : un séisme violent à Lisbonne provoque un tsunami et 85 % de la ville est ravagée. La revue américaine Science of Tsunamis Hazards, éditée par la Tsunami Society basée à Hawaii, a cité (La cité (latin civitas) est un mot désignant, dans l’Antiquité avant la création des États, un groupe d’hommes sédentarisés libres (pouvant avoir...) le cas du capitaine d'un navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les...) britannique mouillant au large de la Barbade, dans les Antilles (Les Antilles sont un vaste archipel situé dans la mer des Caraïbes. L'archipel forme un arc de cercle de 3 500 km de long, s'étendant...) (à plus de 4 000 km de distance du Portugal), qui nota dans son journal de bord, le 1er novembre 1755, le déferlement d'une vague de plus de trois mètres de haut sur les plages de l'île. D'autres témoignages comparables rapportent les effets du tsunami dans les autres îles des Antilles dans l'après-midi du même jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...), le séisme européen ayant eu lieu plusieurs heures auparavant.
    • 1766, Japon, 1 500 victimes.
    • 1782, Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface totale terrestre ou 29,4 % des terres émergées) et le plus...) du Sud-Est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.), 40 000 victimes : un tsunami touche l'Asie du Sud-Est, principalement en Chine.
    • 1792, Japon, 15 000 victimes.
  • XIXe siècle
    • 1854, Japon, 3 000 victimes.
    • 1868, Chili, 25 000 victimes.
    • 27 août 1883, océan Indien, 40 000 victimes : un tsunami associé à l'éruption du Krakatoa est détecté sur la plupart des côtes du globe, avec une élévation du niveau de la mer de 40 mètres près de la zone d'origine.
    • 1896, Japon, 25 000 victimes.
    • 1899, Indonésie, 3 500 victimes.
  • XXe siècle
    • 1923, Japon, 2 000 victimes.
    • 1933, Japon, 3 000 victimes.
    • 1er avril 1946, océan Pacifique, 2 000 victimes : un séisme de magnitude 8,6 au large de l'Alaska provoque un tsunami qui atteint 30 m en Alaska, 12 m à Hawaii, et touche le Japon ainsi que la côte ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) des États-Unis.
    • 9 juillet 1958, Alaska, 2 victimes : un glissement de terrain consécutif à un fort séisme dans la baie de Lituya en Alaska provoque le plus grand tsunami connu - il dévaste la végétation sur l'un des flancs jusqu’à une hauteur de 500 m - mais la géographie (La géographie (du grec ancien γεωγραφία - geographia, composé de "η γη" (hê gê) la Terre et "γραφειν"...) de la baie l'empêche de se propager dans l'océan Pacifique.
    • 22 mai 1960, Chili et océan Pacifique, 5 000 victimes : un séisme de magnitude 9,5 au Chili provoque un raz-de-marée meurtrier d'une hauteur allant jusqu’à 25 m au Chili, 10 m à Hawaii et 3 m au Japon.
      Voir article détaillé : Tremblement de terre de 1960 au Chili.
    • 27 mars 1964, Ouest des États-Unis, 100 victimes : un séisme de magnitude 9,3 au large de l'Alaska y provoque un tsunami de 15 m, qui touche la Californie où le niveau des eaux s'élève de 6 m.
    • 1976, Indonésie, 8 000 victimes dans l'île de Célèbes.
    • 1992, Indonésie, 2 200 morts dans l'île de Flores.
    • 17 juillet 1998, Papouasie-Nouvelle-Guinée, 2 000 victimes : un séisme de magnitude 7,0 à 20 km des côtes provoque un tsunami local d'une hauteur d'environ 10 m.
  • XXIe siècle
    • 26 décembre 2004, océan Indien, au moins 285 000 victimes (bilan officiel au 30/01/2005) : un séisme de magnitude 9,1 à 9,3 au large de l'Indonésie provoque un tsunami qui touche les pays d'Asie du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) (Indonésie, Malaisie, Thaïlande, Inde, Sri Lanka) et dans une moindre mesure les côtes orientales de l'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres émergées. Avec une...).
      Voir article détaillé: tsunami du 26 décembre 2004.
    • 17 juillet 2006, 668 morts : un séisme de 7,7 au large de la côte sud de Java provoque un tsunami faisant 668 morts, 287 disparus, 878 blessés et environ 100 000 sinistrés (au 22 juillet). Le système d'alerte mis en place après le tsunami du 26 décembre 2004 s'est révélé déficient.

Sources : voir Bibliographie thématique: statistiques sur les tsunamis.

Mégatsunamis

On définit comme mégatsunami un tsunami dont la hauteur au niveau des côtes dépasse cent mètres. Un mégatsunami, s'il se propage librement dans l'océan, est capable de provoquer des dégâts majeurs à l'échelle de continents entiers. Les séismes étant incapables a priori d'engendrer de telles vagues, seuls des événements cataclysmiques, tels un impact météoritique de grande ampleur ou l'effondrement d'une montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la...) dans la mer, en sont la cause possible. Au-delà du fantasme, on notera les faits suivants :

  • Aucun mégatsunami non local n'a été rapporté dans l'histoire de l'humanité. Notamment, l'explosion du Krakatoa en 1883 et l'effondrement du volcan de Santorin dans l'Antiquité n'en ont pas produit.
  • Les causes possibles d'un mégatsunami sont des phénomènes rares, espacés d'échelles de temps géologiques —­ au bas mot plusieurs dizaines de milliers d'années, si ce n'est des millions d'années. Certains scientifiques estiment cependant qu'un mégatsunami aurait récemment été provoqué par l'effondrement du Piton de la Fournaise (Le piton de la Fournaise, qui culmine à 2 632 mètres, est le volcan actif de l'île de La Réunion. Il correspond au sommet et au flanc oriental du massif du Piton de la Fournaise, un volcan bouclier...) sur lui-même, à la Réunion : l'événement remonterait à 2 700 avant Jésus-Christ environ.
  • Les glissements de terrain produisent des tsunamis de courte période qui ne peuvent se propager sur plusieurs milliers de kilomètres sans dissiper leur énergie. Par exemple, lors des glissements de terrain à Hawaii en 1868 sur le Mauna Loa et en 1975 sur le Kilauea, des tsunamis locaux importants furent générés, sans que les côtes américaine ou asiatique distantes ne fussent inquiétées.

Le risque de mégatsunami reste cependant médiatisé et surévalué. Des modèles controversés prédisent en effet deux sources possibles de mégatsunami dans les prochains millénaires : sont envisagés un effondrement le long des flancs du Cumbre Vieja aux Canaries (mettant la côte est du continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens terra, les « terres...) américain en danger) et un autre au Kilauea à Hawaii (menaçant la côte ouest de l'Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et...) et celles de l'Asie). Des études plus récentes remettent en cause le risque d'effondrement sur les flancs de ces volcans, d'une part, et le caractère non local des tsunamis engendrés, d'autre part.

Sources : Bibliographie thématique: mégatsunamis.

Phénomènes comparables

On ne doit pas confondre le phénomène avec celui de la vague scélérate (Les vagues scélérates sont des vagues océaniques très hautes, soudaines et considérées comme très rares.) créée localement et fugitivement en pleine mer par le vent par un phénomène de résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du système. Si le système n'est pas trop...) et d'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) de la houle accompagné de la réfraction des vagues sur des obstacles terrestres, l'ensemble créant des interférences dont l'amplitude peut temporairement dépasser très largement celle de la seule houle.

Toutefois, certains raz-de-marées causés par le creusement et l'atténuation (Perte d'intensité et amplitude d'un signal...) brutale de cyclones les plus violents peuvent avoir un comportement similaire au tsunami (y compris dans son intensité, sa propagation sous forme d'onde sur de grandes distances, ou ses effets dévastateurs sur les côtes).

Dans certains cas, l'origine sismique ou cyclonique du raz-de-marée ne peut parfois pas être complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant...) déterminé avec certitude, tel que les vagues géantes qui ont touché les îles de la Réunion (La Réunion est une île française du sud-ouest de l'océan Indien située dans l'archipel des Mascareignes à environ 700 kilomètres à l'est de Madagascar et à...) et Maurice vers le 13 mai 2007. En effet, l'onde de houle provenait du Sud de l'Océan Indien, dans la région des îles Kerguelen où sévissait un violent cyclone (Un cyclone (du grec kyklos, cercle) est un terme météorologique qui désigne une grande zone où l'air atmosphérique est en rotation autour d'un centre de basse pression local. On parle également de dépression...) subtropical, mais aussi une région connue pour son activité sismique fréquente. Il n'est pas exclu que les deux phénomènes se soient combinés, bien qu'aucun séisme important n'ai pu être détecté dans cette région où l'on dispose de très peu d'instruments de mesure.

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