Houle


Houle

La houle est un mouvement ondulatoire de la surface de la mer qui est formé par un champ de vent éloigné de la zone d'observation (vent lointain)[1]. C'est donc un cas particulier de vague.

Mer croisée, peu agitée. Petite houle

Plus précisément c'est la partie de l'état de la mer qui se caractérise par son absence de relation avec le vent local. Dans cette acception, le mot houle est équivalent à l'anglais swell par opposition avec la mer du vent (wind sea), l'une et l'autre provenant généralement de directions différentes (mers croisées). Un houlographe ne fait pas cette distinction, qui peut être obtenue par un filtrage ultérieur, la mer contenant en principe des composantes plus courtes que la houle.

Une fois générées dans les tempêtes, les houles de grandes périodes peuvent se propager sur des dizaines de milliers de kilomètres[2]. Cette propagation qui suit les géodésiques sur la surface terrestre (les grands cercles sur des plans passant par le centre de la terre), est en pratique empêchée par la présence des continents. Plusieurs observations ont été faites de houles venant des antipodes (soit 20 000 km parcourus), par exemple de Madagascar à la Californie en passant par le sud de l'Australie[3].

Une houle se caractérise en première approximation par une hauteur, double de l'amplitude, (de quelques décimètres à quelques mètres) et une longueur d'onde ou une période (généralement de l'ordre d'une dizaine de secondes). En réalité, il s'agit d'un phénomène qui n'est pas périodique et qui peut s'interpréter comme une somme d'une infinité de composantes sinusoïdales infiniment petites (voir Analyse spectrale#Signaux à variance finie).

La période moyenne des vagues, quelle que soit la définition que l'on donne à cette expression, est augmentée au cours de la propagation par la perte des composantes les plus courtes. C'est un indicateur de l'intensité et de la taille de la tempête qui a engendré la houle.

Souvent à peine sensible en pleine mer, la houle s'amplifie au voisinage de la côte et lorsque la profondeur diminue (hauts-fonds), elle peut alors atteindre plusieurs mètres et déferler.

Sommaire

Mer et houle

Les trains de vagues engendrées par un vent local constituent la mer du vent. Cette mer du vent est d'autant plus forte que le vent est fort, ou souffle longtemps, ou sur une distance (fetch) importante. Ces vagues se transforment en houle lorsque le vent faiblit ou lorsqu'elles se propagent avec une perte d'énergie en dehors de l'aire génératrice. La houle peut se propager très loin de la zone de génération (on parle alors de houle résiduelle).

La mer contient des composantes de périodes variées qui lui donnent un aspect erratique.

Par grande profondeur, la célérité de ces composantes est proportionnelle à leur période. Le rapport diminue quand la profondeur diminue, ce qui ne change pas qualitativement le phénomène. Les composantes les plus courtes sont donc progressivement abandonnées en route, ce qui donne une impression de régularisation alors que la hauteur significative diminue.

Les vagues créées par un vent soufflant sur une largeur donnée s'étalent au cours de leur déplacement par le phénomène de diffraction, ce qui diminue encore la contribution des composantes dans le sens de propagation de la houle, et ce d'autant plus qu'elles sont plus courtes.

Enfin il existe une perte d'énergie encore mal comprise, probablement due aux frottements à l'interface entre l'air et l'eau. En effet on observe en laboratoire[4] et dans les régions de vent faible[5], un vent généré par la houle.

Instruments de mesure

Comme les vagues la houle peut se mesurer à partir de l'élévation de la surface, avec des bouées houlographes, perches à houle, radars à houle, à partir de la pression sous l'eau (marégraphes haute fréquence) ou des vitesses dans l'eau (courantomètres). De plus la houle crée des modulations des vagues plus courtes. Elle est alors visible sur des images radar, en particulier avec un radar à synthèse d'ouverture. Ce type de radar est idéal pour caractériser l'évolution de la houle à l'échelle des bassins océaniques (imagettes)[6], ou en zone côtière (mode image) [7].

Etat de la mer

Termes descriptifs en fonction de la hauteur des vagues (en mètres)

Termes descriptifs Hauteurs
petite houle vagues < 2 m
houle modérée vagues 2 à 4 m
grande houle vagues > 4 m

La houle comme fournisseur d'énergie

L'énergie de la houle, renouvelable et écologique, intéresse certains scientifiques. La difficulté, en particulier aux moyennes latitudes et dans les zones tropicales soumises aux cyclones, est d'être capable d'extraire de l'énergie des houles moyennes tout en résistant aux vagues de tempêtes, beaucoup plus puissantes. Des systèmes prototypes permettant de récupérer cette énergie pour produire de l'électricité sont ainsi expérimentés, par exemple en France par l' École centrale de Nantes et l' ENS Cachan, campus de Ker Lann, antenne de Bretagne et l'ENSISA (Mulhouse).

Articles détaillés : Énergie des vagues et Searev.

Notes et références

  1. Cours d'Oceanographie - les ondes dans l'ocean sur le site de l'Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer
  2. Propagation of ocean swells across the Pacific, Snodgrass, F. E., G. W. Groves, K. Hasselmann, G. R. Miller, W. H. Munk, and W. H. Powers, 1966: Phil. Trans. Roy. Soc. London, A249, 431–497.
  3. Directional recording of swell from distant storms, Munk, W. H., Miller, G. R., Snodgrass, F. E., and Barber, N. F., 1963, Phil. Trans. Roy. Soc. London A, 255:505–584.
  4. The wave-driven wind, Harris, D. L.,1966: J. Atmos. Sci., 23:688–693.
  5. Upward momentum transfer in the marine boundary layer, Grachev, A. A. and Fairall, C. W., 2001: J. Phys. Oceanogr., 31:1698–1711.
  6. Suivi de la houle dans le Pacifique par la société Boost-Technologies à partir des données en mode vagues du radar ASAR sur ENVISAT, satellite de l'Agence Spatiale Européenne
  7. Extraction of coastal ocean wave fields from SAR images, Collard, F., F. Ardhuin, and B. Chapron, 2005: IEEE J. Oceanic Eng., 30(3):526–533.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

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