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Un tsunami (japonais : 津 tsu, « port » et 波 nami, « vague ») est une onde provoquée par un mouvement rapide d'un grand volume d'eau (océan ou mer). Ce mouvement est en général dû à un séisme, une éruption volcanique sous-marine de type explosif ou bien un glissement de terrain sous-marin de grande ampleur. Un impact météoritique peut aussi en être la cause, de même qu'une explosion atomique sous-marine. Ainsi, contrairement aux vagues, un tsunami n'est pas créé par le vent.
Bien que les tsunamis puissent atteindre une vitesse de 800 km/h quand le fond de l'océan est profond, ils sont imperceptibles au large car leur amplitude y dépasse rarement le mètre 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. En revanche, ils peuvent provoquer d'énormes dégâts sur les côtes où ils se manifestent par :
Dans certains cas assez rares, le tsunami peut prendre la forme d'une vague déferlante ou, sur un fleuve, d'un mascaret. 75 % des tsunamis se produisent dans l'océan Pacifique, la plupart des autres dans l’océan Indien, en raison de la plus forte activité tectonique et sismique.
En fonction de l'intensité de l'action mécanique qui les génère et de la géométrie de l'océan, ils se propagent sur des milliers voire une dizaine de milliers de kilomètres et peuvent toucher plusieurs continents, dans des zones où le séisme ou l'éruption volcanique n'ont pas été détectés. Lors d'un fort tremblement de terre en zone côtière, ils sont généralement plus meurtriers et destructeurs que la secousse elle-même.
Sommaire |
Le terme tsunami (kanji : 津波) est un mot japonais composé de tsu (津), « port », « gué », et de nami (波), « 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 portuaire ravagée. Le mot est francisé, il prend donc un s au pluriel (des tsunamis).
Dans l'expression « 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 dans le breton avant de passer 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 raz-de-marée est un phénomène qui n'a rien à voir avec les marées, qui sont provoquées par l'attraction de la lune et du soleil ; le raz de marée 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, plutôt que comme une vague géante. Par ailleurs, ce terme 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 (exemple, l'ouragan Katrina à la Nouvelle-Orléans); certaines baies ou certains ports ayant une configuration particulière peuvent réagir au passage d'une dépression en se vidant et/ou en se remplissant rapidement : on parlera d'un tsunami météorologique, phénomène assez fréquent en Méditerranée (Baléares, mer Adriatique) qui peut entraîner des dégâts.
Pour éviter l'association fausse avec les marées et pallier l'imprécision du terme « raz-de-marée », les scientifiques préfèrent le mot tsunami, officialisé en 1963. Le terme est passé par ailleurs dans la langue courante.
Un tsunami est créé lorsqu'une grande masse 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. 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 et dont la déformation est transmise à la colonne d'eau.
Le déplacement d'eau se propage de proche en proche et crée un mouvement de grande longueur d'onde (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 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 qui se dissipent rapidement : on parlera de dispersion des ondes.
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 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 de l'océan 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, par exemple). On peut voir le phénomène sous un autre angle : une vague classique, d'une période d'au plus une minute, n'élève pas le niveau de l'eau suffisamment longtemps pour qu'elle 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.
Les dangers liés aux tsunamis sont dus à l'inondation qui en résulte, à la force du courant qu'ils engendrent tant lors du flux que du reflux et à sa capacité à happer les personnes au large.
Les victimes emportées par un tsunami peuvent recevoir divers coups par les objets charriés (morceaux d'habitations détruites, bateaux, voitures, 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. 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 les semaines suivant l'événement, le bilan peut s'alourdir, en particulier dans les pays pauvres. L'après tsunami peut être plus mortel que la vague elle-même. Les maladies liées à la putréfaction de cadavres, à la contamination de l'eau potable et à la péremption des aliments sont susceptibles de faire leur apparition. La faim peut survenir en cas de destruction des récoltes et des stocks alimentaires.
Pour exemple, le Tsunami du 26 décembre 2004 a fait plus de 200 000 morts[1].
Les tsunamis sont susceptibles de détruire habitations, infrastructures et flore en raison :
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.
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.
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.
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, aussi un système d'alerte au tsunami permet-il d'éviter la plupart des pertes humaines.
Un système de bouées adaptées à la réception des mouvements (capteurs de pression disposés sur les fonds océaniques) 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 des tsunamis dans le Pacifique, basé sur la plage d'Ewa à Hawaii, non loin d'Honolulu.
À Hawaii, où le phénomène est fréquent, les règlements d'urbanisme imposent que les constructions proches du rivage soient bâties sur pilotis.
À Malé, la capitale des Maldives, une rangée de tétrapodes en béton dépassant de 3 mètres le niveau de la mer est prévue pour diminuer l'impact des tsunamis.
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 (tsunamis locaux).
Deux indices annonçant la survenue possible d'un tsunami sont à reconnaître et impliquent qu'il faut se rendre en lieu sûr :
Si l'on est surpris par le tsunami, grimper sur le toit d'une habitation ou la cime d'un arbre solide, tenter de s'accrocher à un objet 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 tsunami car celui-ci peut être composé de plusieurs vagues espacées de quelques dizaines de minutes à plusieurs heures.
Sources : voir Bibliographie thématique : prévention.
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.
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, 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.
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, le tsunami provoque une oscillation de l'eau aussi bien en surface (un objet flottant est animé d'un mouvement elliptique à son passage, cf. point rouge du haut sur la Fig. 2) qu'en profondeur (l'eau est animée d'une oscillation horizontale dans le sens 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 que la houle.
Un tsunami possède deux paramètres fondamentaux :
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. Les tsunamis générés par des glissements de terrain ou l'effondrement d'un volcan 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 bathymétrie et/ou des paramètres fondamentaux E et T.
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 :
,où g = 9,81 m˙s-2 est la gravité, ce qui donne numériquement
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.
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 :
.Cette formule peut être utilisée pour obtenir une application numérique :
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. La figure 4. illustre la variabilité de la vitesse d'un tsunami, en particulier le ralentissement 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 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 bathymétrie des océans est bien connue. Cela permet d'organiser au mieux l'évacuation lorsqu'un système de surveillance et d'alerte est en place.
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 par la relation :
, 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 
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.
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
,soit
.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, par exemple, le tsunami peut être fortement réfléchi ; à son passage on observe une onde stationnaire dans laquelle l'eau a essentiellement un mouvement vertical.
Les magnitudes des séismes dans la liste ci-dessous ne sont donnés que pour les événements récents. Le nombre 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 :
Sources : voir Bibliographie thématique : statistiques sur les tsunamis.
Article détaillé : Mégatsunami.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 dans la mer, en sont la cause possible. Au-delà du fantasme, on notera les faits suivants :
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 américain en danger) et un autre au Kilauea à Hawaii (menaçant la côte ouest de l'Amérique 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.
On ne doit pas confondre le phénomène avec celui de la vague scélérate, oscillation de période beaucoup plus courtes (de 4 à 25 secondes), et de faible durée de vie (quelques minutes au plus).
Toutefois, certains raz-de-marées causés par le creusement et l'atténuation 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 tsunami ne peut pas être complètement déterminé avec certitude.
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