Une vague scélérate est une vague océanique beaucoup plus haute que celles avoisinantes, isolée et considérée comme rare. Jusqu'au milieu du XXe siècle, l'existence des vagues scélérates était mise en doute, faute de données disponibles, par la grande majorité des scientifiques spécialisés dans l'étude des vagues, et ce, malgré les nombreux témoignages rapportés par les marins au cours des siècles et la rencontre de ces vagues par de grands navires modernes.
Ces vagues étaient alors rattachées, sans véritable examen, au folklore maritime. Les chercheurs ont longtemps peiné à confirmer la réalité des témoignages de marins à propos de vagues monstrueuses. Cet état de fait a changé en 1995, lorsqu'une vague a frappé l'installation pétrolière Draupner en mer du Nord norvégienne. La plateforme était équipée d'un laser pointé vers le bas et a enregistré une vague de 26 mètres de haut au milieu d'une mer de vagues de 11,8 mètres.
Contrairement aux tsunamis qui sont des vagues de grande longueur d’onde et qui ne s’élèvent qu’à l’approche des côtes, les vagues scélérates font partie de trains d’ondes de l’état de la mer et ont à peu près la même longueur d’onde que leurs voisines, mais ont un profil beaucoup plus abrupt que celui des autres vagues. L’état de la mer étant irrégulier, des vagues de grande hauteur sont toujours possibles, mais plus elles sont hautes (par rapport à la hauteur des autres vagues), moins elles sont probables.
On parle de vague scélérate pour des hauteurs du creux à la crête de plus de 2 fois la hauteur significative des vagues Hs. Le mécanisme de formation des vagues scélérates n'est pas formellement identifié, plusieurs théories et explications coexistent, sans que l'une exclue les autres. Elles sont souvent décrites comme des murs d’eau qui viennent heurter les navires, contrairement aux vagues « normales » qui montent en pente relativement douce, permettant aux navires de passer par-dessus.
Les vagues scélérates peuvent atteindre des hauteurs crête à creux de plus de 30 mètres et des pressions phénoménales. Ainsi, une vague normale de 3 mètres de haut exerce une pression de 6 tonnes par mètre carré. Une vague de tempête de 10 mètres de haut peut exercer une pression de 12 tonnes par mètre carré. Une vague scélérate de 30 mètres de haut peut exercer une pression allant jusqu’à 100 tonnes par mètre carré.
Il existerait aussi un phénomène dit des « trois sœurs ». Certaines régions du monde sont plus propices que d'autres à la formation de vagues scélérates, en raison de la présence simultanée de forts courants marins, de forts vents et de la topographie du fond océanique. Le golfe de Gascogne, la mer du Diable, la mer des Sargasses (triangle des Bermudes), le cap Horn ou encore le cap des Aiguilles présentent une configuration favorisant la formation de vagues scélérates.
Il faut distinguer les grandes vagues (atteignant la hauteur maximale dans un état de mer donné) des vagues scélérates. Les plus grandes vagues observées sont généralement présentes dans un état de mer déjà fort, soit dans de fortes tempêtes, soit dans des zones de courants contraires, comme dans la zone du courant des Aiguilles, le long de la côte est de l’Afrique du Sud.
Les observations indiquent que ce seuil de 2 Hs est atteint beaucoup plus souvent que ce que prévoit la théorie linéaire de la propagation des vagues. Pour des vagues créées dans un canal à houle, se propageant dans une seule dimension il peut y avoir 100 fois plus de vagues scélérates que ce que prévoit la théorie linéaire. La fréquence d’apparition des vagues scélérates est donc nécessairement liée au caractère non linéaire des vagues, connu depuis le XIXe siècle, mais avec des conséquences qui sont encore incomprises.
Ainsi, dans un train de houle, la vague scélérate apparaît en empruntant l’énergie contenue dans ses voisines, avant de la leur rendre en disparaissant ou de la perdre en déferlant. Ces vagues sont prévues comme solutions particulières d’équations non linéaires, telles que l’équation de l’onde de Boussinesq ou l’équation de Korteweg-de Vries par exemple. Mathématiquement, elles correspondent au soliton, c’est-à-dire des vagues à forme singulière qui se propagent sans que leur forme ne change.
Cette évolution non linéaire est bien vérifiée dans un canal à houle pour des vagues se propageant dans une seule direction. Mais la complexité de telles équations rend difficile la résolution dans le cas à deux dimensions. Une version non linéaire de l'équation de Schrödinger a également inspiré les océanographes pour sortir du modèle mathématique linéaire.
Mesure, détection et prévision
Le phénomène des vagues scélérates étant rare et extrême, les équipements de mesure sont rarement dimensionnés pour les détecter. La mesure des vagues est, depuis les années 1990, faite au moyen de lasers, radars ou bouées, qui mesurent l’élévation de la surface en un point.
Alors que la détection des vagues scélérates par satellite est encore hors de portée en 2009, plusieurs travaux utilisant des radars de navigation embarqués sur des navires essayent de reconstruire la forme de la surface à partir du fouillis de mer pour, entre autres, détecter des vagues scélérates avant que le navire ne les rencontre.
En 2012, la Direction générale de l'Armement et l'entreprise toulousaine Noveltis présentent un système d'alerte de vagues extrêmes (SAVAS) susceptible de prévoir sur sept jours les zones à risques de vagues scélérates.
Les données radar objectives recueillies sur cette plateforme et sur d’autres - des relevés radar sur les champs pétrolier de Goma en Mer du Nord ont enregistré 466 vagues scélérates en 12 ans - ont définitivement converti les scientifiques, jusque là sceptiques. En effet, sur la base de statistiques, ils considéraient que de telles aberrations par rapport à l’état de la mer avoisinante ne pouvaient se produire que tous les 10 000 ans.
Le fait que les vagues colossales se produisent relativement fréquemment a des conséquences lourdes pour la sécurité et pour l’économie puisque navires et plates-formes actuelles sont conçus pour résister à des vagues de 15 mètres au maximum.
En décembre 2000, l’Union européenne a lancé un projet intitulé ‘MaxWave’ pour confirmer la réalité et le grand nombre de vagues colossales, modéliser leur formation et examiner ce qu’elles impliquent pour la conception et la construction des navires et structures offshore.
« Sans la couverture aérienne des capteurs radar, il aurait été impossible de découvrir quoi que ce soit » précise Rosenthal, qui a dirigé le projet MaxWave pendant trois ans. « Tout ce dont nous disposions c’étaient des enregistrements radar collectés sur les plateformes pétrolières. Il était donc intéressant pour nous d’utiliser les données ERS dès le début ».
Les satellites jumeaux de l’ESA ERS-1 et 2 - lancés respectivement en juillet 1991 et avril 1995 - ont tous les deux un radar à ouverture synthétique (ROS) comme instrumentation principale. Lorsqu’il passe au-dessus de l’océan, ce radar prend des images des vagues tous les 200 kms. Ces petites images qui représentent un rectangle de 10km par 5km, sont alors mathématiquement transformées en répartitions moyennes de l’énergie et de la direction des vagues. Ces spectres, c’est le nom de ces répartitions, sont mis à disposition par l’ESA, ils sont ensuite utilisés par les centres de prévision météorologique afin d’améliorer la précision des modèles de prévision marine.
Les images brutes ne sont pas communiquées mais avec leur résolution de dix mètres nous pensons qu’elles contiennent une mine d’informations précieuses » ajoute Rosenthal. « L’ESA nous a communiqué des données sur trois semaines - quelques 30 000 images distinctes - choisies au moment où le Bremen et le Caledonian Star ont été touchés. Les images ont été traitées et une recherche automatique a été effectuée pour repérer les vagues colossales au Centre aérospatial allemand (DLR).
Malgré la période relativement courte couverte par les données, l’équipe MaxWave a identifié plus de dix vagues géantes de plus de 25 mètres de haut dans le monde.
Un nouveau projet de recherche, du nom de WaveAtlas, va utiliser deux ans d’images d’ERS pour dresser un atlas mondial des vagues scélérates répertoriées et effectuer des analyses statistiques.
Le Directeur du projet est Susanne Lehner, Professeur associé de la Division de physique marine appliquée de l’Université de Miami qui a également travaillé sur le projet MaxWave lorsqu’elle était à la DLR, avec Rosenthal, comme chercheur associé.
« Regarder les images, c’est un peu finalement comme voler, parce qu’on peut suivre l’état de la mer le long de la visée du satellite » explique Susanne Lehner. « D’autres éléments comme les glaces flottantes, les nappes de pétrole accidentelles ou les navires apparaissent également, il est donc intéressant de les utiliser à d’autres fins d’étude ».
« Seules les données satellitaires peuvent fournir les échantillonnages de données mondiales nécessaires à une analyse statistique des océans, parce qu’elles peuvent être prises à travers les nuages et malgré l’obscurité, ce qui n’est pas possible avec les capteurs optiques.
Pour l’instant, certaines combinaisons de phénomènes concomitants ont été relevées. Les vagues scélérates sont souvent associées à des sites où les courants normaux rencontrent les courants et les tourbillons océaniques. La force des courants concentre l’énergie des vagues, ce qui forme des vagues encore plus grosses - Lehner compare ce phénomène à une lentille optique, qui concentre l’énergie sur une surface plus petite.
Ceci vaut en particulier pour le courant Agulhas, notoirement dangereux, au large de la côte Est de l’Afrique. Ce n’est pas le seul endroit où peut se produire ce phénomène de concentration, des vagues colossales ont par exemple, été repérées dans l’Atlantique Nord à la jonction du Gulf Stream et des vagues descendant de la Mer du Labrador.
Cependant, les données montrent que les vagues scélérates se produisent également en dehors des courants, souvent à proximité des zones de fronts de hautes et basses pressions. De forts vents de tempête de longue durée, plus de 12 heures, peuvent augmenter la taille des vagues qui se déplacent à une vitesse de synchronisation optimale avec celle du vent - trop vite et elles précèdent l’orage et se dissipent, trop lentement et elles restent en arrière du front.
Pourquoi un bateau de croisière peut être frappé
la masse de l’eau en mouvement représente une énergie au moins double par rapport aux vagues habituelles, qui percute le bateau par sa proue (par exemple). l’effet cumulé de la hauteur exceptionnelle des vagues et de la longueur d’onde peut littéralement soulever le bateau par les deux extrémités.
Autrefois ravalées au rang de mythe marin, les vagues océaniques colossales qui peuvent atteindre la hauteur d’un immeuble de dix étages ont été reconnues comme l’une des principales causes des naufrages de gros navires. Les très gros temps ont fait couler plus de 200 pétroliers géants et porte-conteneurs de plus de 200 m de long ces vingt dernières années. On considère que les vagues scélérates en sont la plupart du temps responsables.
Les marins qui ont survécu à pareilles rencontres ne manquent pas d’histoires étonnantes à raconter.
Cas marquants et navigation commerciale ou de croisière
| Date | Navire | Événement |
|---|---|---|
| 1900 | Phare des îles Flannan | Trois gardiens de phare disparaissent dans une tempête. |
| 18 septembre 1901 | SS Kronprinz Wilhelm | Endommagé lors de son voyage inaugural de Cherbourg à New York par une énorme vague. |
| 29 août 1916 | USS Memphis | Vagues gigantesques, pertes humaines, navire jeté à la côte rocheuse. |
| 12 décembre 1978 | München | Disparaît dans l'Atlantique Nord. |
| 1980 | Esso Languedoc | Balayé par une vague de 25 à 30 mètres. |
| 1985 | USCGC Polar Sea | Subit un coup de vent violent et l’expérience des « Trois Sœurs ». |
| février 1995 | Queen Elizabeth 2 | Affronte une vague de 30 m dans l’Atlantique Nord. |
| 13 février 1997 | Tokio Express | Frappé par une vague scélérate au large de Land's End. |
| 6 mars 2017 | Jean Nicoli | Sabords de la passerelle de navigation en éclats, dérouté sur Toulon. |
| 30 novembre 2020 | PRB de Kevin Escoffier | Naufrage au large du cap de Bonne-Espérance, probablement lié au courant des Anguilles et au vent tempétueux. |
| 2022 | Croisière Viking | Frappée dans la Manche, un passager de 62 ans meurt. |
Panique à bord. Le navire de croisière MS Maud, qui avait pris la mer depuis le port de Floroe, au nord de la Norvège, a été frappé jeudi par une vague scélérate alors qu’il se trouvait en mer du Nord. Sous l’effet de la puissance de la mer, les vitres du pont du navire ont été pulvérisées.
Résultat : des inondations qui ont provoqué une panne électrique et une perte de puissance dans les moteurs. Les systèmes d’aide à la navigation et les radars ont aussi été mis hors service. Les services de secours ont fait état de blessés légers. Dans une vidéo non authentifiée, on peut voir un navire heurter de face une gigantesque vague.
À bord, les 261 passagers et 131 membres d’équipage se sont ainsi retrouvés sur un navire en perdition. « Ce fut une expérience terrifiante, mais nous sommes tous en sécurité et aussi à l’aise que possible », a témoigné vendredi Elizabeth Lawrence, une passagère.
« Je pensais que le navire pourrait chavirer » « Je vais être honnête : il y a eu environ 20 minutes où j’ai pensé que le navire pourrait chavirer, il roulait tellement fort et nous n’avions aucune idée de ce qui s’était passé. Cela a vraiment inquiété quand ils ont commencé à distribuer des combinaisons de survie orange à tout le monde », ajoute-t-elle.
Privé d’alimentation électrique en pleine tempête, le MS Maud a lancé un SOS qui a été entendu. Plusieurs navires sont rapidement intervenus et un remorqueur a été chargé de le tirer jusqu’à un port danois.
Des murs d’eau : « Je ne peux pas assez féliciter l’équipage, poursuit Elizabeth Lawrence. Ils avaient clairement suffisamment d’exercices pour savoir exactement comment nous habiller et nous préparer. En pleine mer, les vagues scélérates sont à l’origine de nombreux naufrages. Il s’agit de vagues océaniques soudaines et très hautes (parfois supérieures à 10 mètres, voire 20 mètres), soudaines et souvent décrites comme des murs d’eau. Mais elles se forment sans raison évidente, ne sont pas forcément liées à un courant ou une tempête.
Une vague scélérate par jour : Sur la base de 700 ans de données océaniques, une étude a conclu qu’il se produisait « environ une vague scélérate chaque jour à un endroit aléatoire de l’océan ». Il n’y a aucun moyen aujourd’hui de prévoir ou d’anticiper la formation de ses vagues.
En février 2004, deux bateaux de croisière avaient aussi vu les vitres de leurs ponts voler en éclats sous l’effet de vagues scélérates de 30 mètres dans l’Atlantique sud, rapporte l’Agence spatiale européenne (ESA).
Les passagers d’un navire de croisière ont vécu des heures particulièrement mouvementées il y a quelques jours. Le paquebot de 100 m de long se trouvait au large de l’Antarctique lorsque des vagues de 12 m de haut ont frappé sa coque, comme le montre cette vidéo diffusée sur Instagram et relayée par The New York Post.
Sur ces extraits, on peut voir le bateau brinquebalé par la houle, sous les cris tantôt excités tantôt inquiets des passagers. Une femme est notamment projetée au sol par la violence du roulis, tandis que d’autres se ruent vers les vitres afin d’observer le spectacle. Selon la blogueuse voyage qui a capturé ces images, « c’est comme si on s’était inscrits pour 48 heures de montagnes russes ».
Le passage de Drake
D’après les informations de nos confrères, cette expérience pour le moins traumatisante s’est déroulée en mars dernier dans le passage de Drake, un corridor maritime réputé pour ses conditions extrêmes, entre l’Amérique du Sud et le continent austral.
Selon Quark Expeditions, la compagnie qui exploite le navire, ces conditions météorologiques sont typiques de ce carrefour où se rencontrent les océans Atlantique, Pacifique et Austral. Cette zone est régulièrement comparée à une machine à laver en raison de ses turbulences maritimes particulièrement intenses.
Aucun blessé à déplorer
Conçu pour naviguer dans ces eaux extrêmes, le navire n’a subi aucun dégât majeur et aucun blessé n’a été signalé. Malgré cela, ces images ont suscité de nombreuses réactions sur les réseaux sociaux. Plusieurs internautes ont notamment juré de ne jamais monter sur un navire, certains allant jusqu’à comparer l’expérience à un remake du Titanic ou à un film catastrophe.