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L’équation entre la vitesse du vent et la hauteur des vagues
Les vagues sont les enfants du vent. Mais jusqu’où peut-on prédire exactement la taille d’une vague ou d’une houle océanique en fonction d’un scénario de vent donné ?
Océanographie, météorologieet la physique sont trois sciences clés qui nous aident à expliquer le phénomène des vagues.
Les connaissances croisées fournies par ces études scientifiques spécifiques améliorent, entre autres choses utiles, la qualité de l’enseignement et de la recherche. des prévisions de surf.
Quelle taille ? Quelle longueur ? Quelle puissance ? Quelle perfection ?
Les questions que se posent de nombreux surfeurs et pratiquants d’activités nautiques ont aujourd’hui des réponses assez précises grâce au travail itératif de la communauté scientifique.
En 1974, William G. Van Dorn, un océanographe de la Scripps Institution of Oceanography né à Chicago, publie un ouvrage qui deviendra une référence en la matière : “Oceanography and Seamanship” : “Oceanography and Seamanship”.
Avant la publication de l’ouvrage, Van Dorn a étudié l’océanographie et la navigation en mer. les tsunamis pendant deux décennies et a été impliqué dans le projet Programme d’essais nucléaires des États-Unis dans le Pacifique Sud, y compris l’essai de la bombe à hydrogène sur l’atoll d’Enewetak en 1952.
Il pratiquait le surf, le ski et la plongée.
Nature statistique de la hauteur des vagues
Dans son livre “Oceanography and Seamanship”, Van Dorn a présenté une illustration scientifiquement étayée de la manière dont les conditions de vent sur un fetch et une durée donnés déterminent statistiquement la gamme des hauteurs de vagues dans une mer pleinement développée.
Dans son exemple, il a considéré un vent régulier d’environ 33 miles par heure (30 nœuds ou 53,1 kilomètres par heure) soufflant pendant 24 heures sur une distance ininterrompue de 340 miles (547 kilomètres).
Dans ces conditions, il a conclu que l’état de la mer est caractérisé par une distribution de la hauteur des vagues plutôt que par une hauteur unique et uniforme.
Plus précisément, son exemple a montré que :
- 10 % de toutes les vagues ont une hauteur inférieure à 1,1 mètre (3,6 pieds) ;
- La hauteur de vague la plus fréquente est d’environ 2,6 mètres ;
- La hauteur moyenne des vagues est d’environ 3,4 mètres ;
- La hauteur significative des vagues – définie comme la hauteur moyenne du tiers des vagues les plus hautes – est d’environ 17 pieds (5,2 mètres) ;
- À l’inverse, 10 % des vagues dépassent 5,5 mètres, et la hauteur moyenne des 10 % les plus hautes est d’environ 6,7 mètres ;
- Il y a environ 5 % de chances que, sur 200 vagues (qui passent en 30 minutes environ), une seule vague dépasse 10,7 mètres ;
- Sur une période plus longue (environ cinq heures, ce qui équivaut à environ 2 600 vagues), il y a 5 % de chances de rencontrer une vague de plus de 12,2 mètres ;
Les leçons apprises
Ce qui est vraiment intéressant dans les chiffres de William G. Van Dorn, c’est qu’ils ne se contentent pas de vous donner une hauteur de vague typique.
Elles révèlent la nature statistique d’une mer pleinement développée pour un vent, un fetch et une durée donnés, c’est-à-dire un spectre de hauteurs avec une distribution bien définie souvent approximée par la distribution de Rayleigh.
La physique sous-jacente nous apprend que l’énergie transférée du vent aux vagues augmente approximativement avec le carré de la vitesse du vent.
Bien que les chiffres de Van Dorn soient dérivés de conditions spécifiques (30 nœuds, 24 heures, fetch de 340 milles), des relations empiriques similaires s’appliquent ailleurs.
Avec des ajustements pour le fetch local, la durée, la profondeur de l’eau (qui influe sur le taux de le creusement des vagues) et même des courants, ces relations peuvent être utilisées pour estimer les statistiques des vagues dans d’autres régions ou conditions de tempête.
Par exemple, les modèles modernes de vagues de vent comme Wavewatch III ou SWAN de la NOAA pour les régions côtières utilisent ces principes pour prédire l’ensemble du spectre des vagues pour un champ de vent donné.
Tous ces modèles reposent sur les mêmes principes physiques que ceux qui régissent l’exemple de Van Dorn.
Un vent plus fort ou plus long (ou un fetch plus important) n’augmente pas seulement la hauteur moyenne des vagues – il élargit également la distribution de sorte que la probabilité de vagues extrêmes (parfois appelée vagues scélérates) augmente.
Nous nous retrouvons donc avec une relation non linéaire qui nous indique que même des augmentations modestes de la vitesse du vent peuvent entraîner une augmentation disproportionnée des vagues une fois que la mer s’est entièrement développée.
Paroles de Luís MP | Fondateur de SurferToday.com
