Des vagues océaniques plus grandes que jamais : une nouvelle étude bouleverse les connaissances sur la formation des vagues
Les vagues, lorsqu'elles atteignent une certaine raideur, finissent par se briser. Ce processus, bien que fondamental pour la prévision météorologique, la modélisation climatique et la conception d’infrastructures offshore, reste mal compris. Jusqu’à récemment, la majorité des recherches partaient du principe que les vagues étaient bidimensionnelles, une hypothèse nécessaire pour simplifier les modèles théoriques et numériques. Cependant, dans l’océan, les vagues se propagent souvent dans plusieurs directions simultanément, ce qui les rend tridimensionnelles.
Selon le Professeur Frédéric Dias, chercheur à l’ENS Paris-Saclay et à l’Université College Dublin, "qu'on le veuille ou non, les vagues dans l'océan sont plus souvent tridimensionnelles que bidimensionnelles. En 3D, il existe plus de façons pour les vagues de se briser".
Cette nouvelle étude expérimentale, dirigée par le Dr. Mark McAllister (Université d'Oxford) et le Professeur Ton van den Bremer (Université d'Oxford et TU Delft), s’intéresse à l'impact de la "répartition directionnelle" sur le déferlement des vagues lorsqu’elles se propagent dans plusieurs directions. L’équipe internationale de chercheurs, incluant des membres de l’Université de Manchester, de l’Université d’Édimbourg, et de l'ENS Paris-Saclay, a démontré que dans des conditions tridimensionnelles, les vagues peuvent dépasser de loin les limites théoriques avant de se briser.
Une découverte qui change la donne
Les résultats montrent que les vagues caractérisées par un étalement directionnel peuvent devenir quatre fois plus grandes que ce qui était jusqu’alors jugé possible. "Nous montrons que dans ces conditions, les vagues peuvent largement dépasser la limite supérieure communément admise avant de se briser", explique Sam Draycott, maître de conférences en ingénierie océanique à l'Université de Manchester. Une fois qu'une vague traditionnelle se brise, elle forme une écume blanche, indiquant qu'elle ne peut plus grandir. Mais les vagues tridimensionnelles continuent, elles, de croître, même après leur rupture.
Ces découvertes pourraient avoir des implications importantes pour la conception de structures offshore telles que les éoliennes marines. "La tridimensionnalité des vagues est souvent négligée dans la conception des turbines offshore et d'autres structures", explique Mark McAllister. "Nos résultats montrent que cela pourrait conduire à des conceptions moins fiables."
Un laboratoire unique pour des expériences révolutionnaires
Les expériences ont été rendues possibles grâce au bassin circulaire FloWave, un équipement unique situé à l’Université d’Édimbourg, capable de générer des vagues provenant de plusieurs directions. "Créer la complexité des états de mer réels à échelle de laboratoire est au cœur de la mission de FloWave", explique le Dr. Thomas Davey, responsable expérimental principal de la plateforme. "Cette étude pousse ces capacités à un niveau supérieur en isolant des comportements spécifiques de rupture des vagues."
Le développement de nouvelles méthodes de mesure tridimensionnelles a été crucial pour ces avancées. Grâce à un ensemble de capteurs innovants, les chercheurs ont pu mesurer la hauteur des vagues avec une résolution spatiale sans précédent, offrant une compréhension plus fine de ce phénomène complexe.
Ces travaux ouvrent la voie à de nouvelles recherches sur la dynamique des vagues tridimensionnelles et pourraient profondément modifier notre compréhension de la physique océanique, en particulier dans le contexte des changements climatiques et des besoins croissants en infrastructures marines durables.