12. Tsunami Movie (Hawaii)

Les vagues océaniques destructives mieux connues sous le nom de TSUNAMIS comportent un train progressif de longues vagues de pesanteur qui sont produites par de forts tremblements de terre sous-marins au foyer peu profond. Les sources principales de ces vagues sont des déplacements verticaux du fond marin dans des secteurs séismicalement actifs sur la périphérie d'un bassin océanique. Les principaux rivages et îles soumis à la dévastation par des tsunamis sont dans l'océan pacifique. La description et les analyses des dangers provoqués par de telles vagues le long du littoral Japonais ont été enregistrés pendant plus de deux mille années. Le mot japonais tsunami est une combinaison de deux mots, tsu (port) et nami (vague). Implicitement, c'est une vague anormale dans un port créant souvent une résonance ou un seiche. Le phénomène de tsunami peut être décomposé en trois étapes générales de développement : 1) génération, 2) propagation, et 3) accumulation.

Puisque les deux premières étapes ne se prêtent pas bien à l'observation, leurs caractéristiques sont peu connues.

La prévision faite de l'observation des rivages nous mène à croire qu'au moment de la génération, une grande déformation extérieure de l'eau semblable à cette simulation sur ordinateur, se forme sur la surface. De cette source les vagues rayonnent dans toutes les directions avec des périodes changeant de 4 à 90 minutes et des amplitudes de plusieurs mètres. En raison du paramètre relatif de profondeur, qui est un rapport de la profondeur de l'eau à la longueur d'onde, les tsunamis sont essentiellement des vagues d’eau peu profonde. Par conséquent, la vitesse d'une seule vague est proportionnelle à la racine carrée de la profondeur de l'eau.

 

Afin d’illustrer la phase de propagation d'un tsunami, nous allons examiner le calcul linéaire, d’une longue vague à différence finie, d'un tsunami agissant sur les îles hawaïennes.

Voici une représentation en perspective de la topographie sous-marine des îles hawaïennes, ou les îles sans eau.

Maintenant l'océan est ajouté et les objets dépassant de la surface représentent les îles. Le tsunami pénètre le système d'îles et agit avec chacune des îles de la chaîne. Lorsque les vagues se reflètent sur les îles, elles interfèrent avec d'autres vagues, créant parfois de plus grandes amplitudes à des endroits inattendus.

Lorsque le tsunami approche le rivage avec une grande vitesse, il agit en tant qu'agent efficace pour la transmission rapide de grandes quantités d'énergie. C'est au rivage que la phase d’accumulation a lieu.

Le 1er Avril 1946, un tremblement de terre s'est produit dans les îles Aléouèves orientales créant le tsunami le plus destructif connu à ce jour à avoir frappé les îles hawaïennes. Des dommages étendus ont été causés à la ville de Hilo sur l'île d'Hawaï.

Voici Hilo le 1er Avril 1946.

 

 

Cette vague couvre une hauteur d'environ 3 mètres comme on peut le voir en comparant à la structure de 7 mètres sur la gauche.

Derrière le petit navire on peut voir le tsunami venir se briser sur le brise-lames. Le 1er Avril 1946 le tsunami a également frappé Oahu comme vu ci-contre de Lanikai. Ici le tsunami approche le rivage et est reflété contre la côte créant une vague s’écrasant en sens inverse. Lorsque la vague approche le rivage elle est ralentie par la présence du récif de corail créant une vague rasante. Lorsque la vague engloutit la plage, elle surmonte le remblai de 1 mètre et inonde les bas secteurs. Les dommages du Tsunami sont dus aux effets d’inondation des grands volumes de l'eau qui se comportent comme une rapide marée montante. Ici la vague approche le secteur fortement peuplé du littoral de Lanikai. Les vagues de vent se cassent sur le tsunami toujours avançant qui inonde le secteur entier. Lorsque la vague frappe le rivage, l’inondation atteint  les maisons. Au centre de l'écran, notez l'eau qui se déverse à travers l'ouverture dans le mur de brique.

 

 

Le 1er Mars 1957, un tremblement de terre dans les îles Aléouèves a produit un tsunami qui a encore affecté les îles hawaïennes. Ici, vu de la plage de Makaha sur l'île d'Oahu. C'est le premier retrait avant que le tsunami frappe. La roche surplombante au centre de l'écran est d'approximativement 2 mètres de haut. Les vagues normales de vent se cassent sur ce qui semble être une rapide marée montante. L'eau se lève, surmonte la roche de 2 mètres, et continue. Lorsqu'elle déborde au dessus des roches et rebords, elle porte l'eau d’un jet vertical de 4 mètres, puis s'affale. Maintenant nous observons le même tsunami à Haliewa, aussi situé sur l'île d'Oahu. La vaste zone de récif exposé indique le retrait avant l'approche du tsunami. La première vague a chassé le photographe de sa maison, mais il a réussi à photographier cette deuxième vague.

 

Le 13 Octobre 1963, un tremblement de terre dans les îles méridionales de Kouriles a produit un autre tsunami. Les effets ont été sentis sur l'île de Kunashir. Lorsque le tsunami entre dans le golfe, remarquez comment la vague avance rapidement en raison de l'eau profonde. Un trou est formé pendant que la vague avance vers le haut du fleuve. Dans le coin supérieur gauche la vague reflétée se déplace en direction de l’océan. La vague est dirigée dans le fleuve, créant un autre trou. En haut de l’écran, la vague est reflétée contre le rivage et se déplace parallèlement au littoral. Ici elle fusionne avec une autre vague créant encore un autre grand raz qui inonde le pont. Etant donné que c’est la phase d’accumulation du tsunami qui cause les dommages associés à ces vagues, diverses techniques de modélisation sont employées pour simuler le point fixe. Les deux techniques sont une modélisation hydraulique, avec un modèle physique de moindre échelle; et une modélisation numérique, où un modèle mathématique des tsunamis est calculé par ordinateur.

 

Comme exemple d'un modèle numérique, un calcul bidimensionnel, non linéaire, incompressible, visqueux, d'un tsunami, agissant sur une pente continentale est employé. Les bancs de pente continentale de 4500 m à 450 m avec une pente de 1 à 15. C'est semblable à observer une vague se propager vers le bas d'un canal avec un fond penché. Le graphique a pour ordonnée l'amplitude de la vague et la distance pour abscisse. Lorsque la vague procède vers le haut de la pente continentale, la période de la vague reste constante tandis que la vitesse diminue de 750 km/hr à 252 km/hr, et la longueur de la vague diminue de 140 à 47 kilomètres. La hauteur de la vague augmente de 0.95 à 1.6 m et puis diminue lentement, formant un train de vague complexe. A la réflexion sur la frontière droite, une vague de 2.4 m se forme qui est approximativement le double de sa taille avant qu’elle n’atteigne la frontière. Pour la même situation, à l'aide d'un train multiple de vague, une amplification semblable se produit ; seulement cette fois un renfort a lieu, donnant à une quatrième vague l'amplitude la plus élevée. Comme exemple du modèle hydraulique, le modèle du port de Hilo établi par les corps d'armée des ingénieurs est employé. Le modèle est de 26 mètres de long et de 19 mètres de large et représente la baie triangulaire de Hilo. L’échelle horizontale est 1:600 et l’échelle verticale est 1:200. Dans cette partie du port la profondeur de l'eau est de seulement 1 à 3 centimètres avec des perturbations de vague d’environ ½ centimètres. Les générateurs de vague sont de grands réservoirs contenant l'eau qui est libérée selon un programme. Les trépieds tiennent les enregistreurs d’amplitude de vague qui est mesurée par la résistance électrique le long d'une tige dépassant de l'eau. Notez que presque n'importe quelle vague qui entre dans le port frappe la ville directement ou est rebondie contre la côte gauche vers la ville. Parfois, les vagues directes et reflétées s’assemblent de manière constructive pour créer de grandes amplitudes à la péninsule au centre de l'écran.

 

C'est la base du brise-lames ; les docks commerciaux sont sur la gauche. Pendant le tsunami de 1946, la section du brise-lames devant les docks a été emportée. C'était un pont en chemin de fer à travers le fleuve de Wailuku à la partie orientale de Hilo. Ce pont a été détruit pendant le tsunami de 1946. Les lignes qu’on voit sont des limites d'inondation pour différents tsunamis précédents - la ligne pointillée 1957, 1946 en ligne pleine, et la ligne cassée pour 1960. Une grande partie des essais sert à calibrer le modèle en produisant une vague telle que l'eau s’accumule jusqu'à simuler un tsunami particulier. Le calibrage est combinant direction et amplitude de vague, rugosité inférieure et les amortisseurs de friction appropriés jusqu'à ce que l'inondation du modèle reproduise presque le vrai tsunami. Le « JOINT TSUNAMI RESEARCH EFFORT » est activement impliqué dans la recherche pour comprendre tous les aspects des tsunamis. Les outils de recherche sont les films d'étude et les photographies des tsunamis réels. Si n'importe quelle personne a de tels enregistrements photographiques, elle est invitée à écrire ou entrer en contact avec:

JOINT TSUNAMI RESEARCH EFFORT

Université de Hawaii

Honolulu, Hawaï.