tsunami
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TSUNAMI une vague spéciale et dangereuse Tsunami un phénomène de la nature qui peut être très menaçant ...mais l’analyse scientifique de ses causes et caractéristiques nous permet de mitiger ses conséquences Tsunami une vague est une onde: mais c’est quoi une «onde»? si vous jetez une pierre, vous perturbez localement la surface de l’eau... ...mais la perturbation ne peut pas demeurer localisée: elle se propage sur toute la surface grâce à une onde Tsunami de la même façon... quand vous parlez, vous perturbez localement la densité de l’atmosphère une antenne radio perturbe localement le champ électromagnétique ...et cette perturbation se propage grâce aux ondes acoustiques ...et cette perturbation se propage grâce aux ondes électromagnétiques Tsunami vent Quelle est la cause des vagues «normales» à la surface de la mer ou d’un lac? la cause des vagues «normales» est le vent Tsunami Pour un tsunami, les causes possibles sont: un tremblement de terre, une avalanche, l’éruption d’un volcan, une météorite, ou un test nucléaire Exemple: tremblement de terre au fond de la mer Tsunami Pour se défendre, il faut bien comprendre les propriétés physiques des tsunamis! Les caractéristiques principales d’une vague marine: v = vitesse λ = longueur d’onde d = amplitude H = profondeur Tsunami Une propriété très importante: __ vitesse = v = √gH , où g = accélération de gravité = 9,8 m/s2 Loin de la côte, la profondeur H a une valeur élevée, qui correspond à une grande vitesse v Pour une profondeur H = 5000 m, la vitesse est v = 221 m/s = 797 km/h, plus qu’un avion de ligne. Pourtant, à cette vitesse un tsunami a besoin de 75 minutes pour se déplacer de 1000 km Un tsunami peut aller très loin à grande vitesse, mais son déplacement du site de sa création aux zones habitées correspond souvent à un temps assez long Même en proximité de la côte, la vitesse demeure assez élevée: pour H = 10 m, v = 36 km/h On n’évite pas un tsunami en courant sur la plage! Tsunami Une autre propriété importante: une très grande longueur d’onde λ La longueur d’onde est déterminée par le produit vT, où T est la durée du phénomène qui crée le tsunami, par exemple le tremblement de terre. La valeur élevée de v correspond à des énormes longueurs d’onde Pour v = 221 m/s et T = 2 minutes (120 s), λ ≈ 27 km! La longueur d’onde d’un tsunami peut dépasser 100 km, et est beaucoup plus grande que celle des vagues marines normales (10-200 mètres) Tsunami Une conséquence clé de la très grande longueur d’onde d’un tsunami: Une vague marine perd progressivement son énergie pendant sa propagation. La perte d’énergie pour une distance donnée est proportionnelle à 1/λ. Une grande valeur de λ correspond donc à une petite perte d’énergie, ce qui permet à un tsunami de se déplacer sur des très grandes distances à partir du site de sa création Tsunami Quel est le temps t pour un déplacement égal à une longueur λ d’onde? Pour v = 100 m/s et λ = 100 km, le temps est t = λ/v = 100000/100 = 1000 s, presque 17 minutes, beaucoup plus long que pour une vague marine normale (quelques secondes) Donc, les phases successives d’un tsunami (par exemple sa vague initiale et la vague suivante) sont normalement séparées par plusieurs minutes ou dizaines de minutes, parfois par plus qu’une heure Tsunami Arrivée d’un tsunami sur la côte: d = amplitude H = profondeur Le mouvement d’une vague marine implique une propagation d’énergie. Le___ flux d’énergie est proportionnel à vd2 et donc à √gH d2 Si l’énergie se conserve, son flux demeure constant. En proximité de la côte, H diminue, donc d augmente Une vague tsunami dont l’amplitude est modérée loin de la côte devienne, en proximité de celle-ci, une très grande vague Tsunami H et v diminuent, et l’amplitude d augmente Exemple: un tsunami d’amplitude d = 10 m en proximité de la côte, disons à H = 1 m, correspond à ___ √gH d2 = 313 m3/s. Afin d’obtenir la même valeur loin de côte, pour H = 5000 m, d doit être 1,2 m Un tsunami arrive avec une grande amplitude sur la côte, mais loin de celle-ci il était semblable à une vague normale! Tsunami Attention: l’hypothèse d’un flux constant d’énergie n’est pas réaliste! En réalité, nous avons vu que l’énergie du tsunami diminue avec la distance. Les causes sont le frottement avec le fond de la mer et les obstacles, ainsi que du frottement interne (turbulence). La diminution est très rapide après l’arrivée sur la côte Donc, un tsunami ne pénètre pas beaucoup au-delà de la côte, ses effets se limitant normalement à des dizaines ou centaines de mètres Tsunami Conclusions pratiques: Un tsunami se déplace loin à grande vitesse, mais le temps pour arriver du site de sa création aux zones habitées est souvent assez long pour donner l’alarme à l’avance et pour prendre des mesures efficaces A noter: les ondes «sismiques» d’un tremblement de terre voyagent à un vitesse (8000 m/s) beaucoup plus élevée que celle d’un tsunami. On «sent» le tremblement de terre bien avant l’arrivée du tsunami, ce qui permet de prendre des mesures de protection tsunami onde sismique Tsunami Conclusions pratiques - suite: Le temps entre les phases successives d’un tsunami (par exemple entre sa première vague et la vague suivante) est long (dizaines de minutes). On risque de conclure trop tôt que le tsunami est terminé A noter: la première vague peut être négative, l’eau s’éloignant de la plage, ce qui risque d’attirer des curieux, qui sont ensuite frappés par la deuxième vague En raison de sa vitesse, un tsunami peut être difficilement évité en courant plus rapidement. Il faut plutôt évacuer les personnes à l’avance Tsunami Conclusions pratiques -- suite 2: Loin de la côte, un tsunami est une vague d’amplitude modérée, difficile à détecter. On utilise des systèmes d’observations sophistiqués dans une grande région Le même fait suggère une mesure pour protéger les bateaux: naviguer pour s’éloigner de la côte La pénétration d’un tsunami vers l’intérieur, au-delà de la côte, est limitée. Après l’alarme tsunami, il faut déplacer rapidement les personnes menacées vers l’intérieur, si possible dans des sites élevés. Et il ne faut pas construire des structures vulnérables (comme les réacteurs nucléaires) en proximité du littoral A long terme, on peut envisager des systèmes pour absorber l’énergie d’un tsunami avant l’arrivée sur la côte, utilisant des constructions ou même des plantes Tsunami Le système «DART» (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis = évaluation et alerte tsunami dans les régions océaniques de grande profondeur) Tsunami Résumé: l’évolution d’un tsunami arrivée sur la côte: la vitesse diminue, l’amplitude augmente le tsunami commence à se déplacer avec grande vitesse et faible amplitude origine côte le tsunami pénètre sur quelques dizaines ou centaines de mètres un tremblement de terre crée le tsunami Tsunami