5. Caractérisation des états de mer - SCS

Les états de mer naturels 05 - Caractérisation des états de mer
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5. Caractérisation des états de mer
5.1. Introduction
Apprendre à connaître les vagues ne se fait vraiment bien qu'au large, à
partir d'une série d'observations de différents états de mer.
Par calme plat, une houle longue, formée de trains d'ondes dont les lames
individuelles ont des périodes et des directions qui varient très peu autour
de leurs valeurs moyennes, est souvent observée.
Lorsqu'un vent souffle avec une force donnée, sur un fetch illimité, la mer
paraît atteindre un état limite après une période qui se compte en heures
et croît avec la vitesse du vent ; la mer est alors formée.
Parmi les informations régulièrement fournies aux différents services
météorologiques, sont contenues trois rubriques qui décrivent brièvement
l'état de mer observé :
 La hauteur significative H
s
ou H
13
. Elle est définie comme la
moyenne des hauteurs crêtes à creux du tiers des plus grandes
lames du train de lames considéré.
 La période significative T
s
ou T
13
associée à cette hauteur. Elle est
définie comme la période moyenne des lames prises en compte
pour l'évaluation de la hauteur significative.
 La direction moyenne de propagation du train de lames.
C'est donc à partir de ces éléments, et des caractéristiques du vent que
sont définis les états de mer.
5.2. Classification des états de mer
Des valeurs caractéristiques des états de mer sont données dans ce
paragraphe. Elles concernent des mers ouvertes et profondes pour
lesquelles le fetch est suffisamment grand pour que la mer soit
complètement formée ; en d'autres termes, lorsque le spectre de Pierson-
Moskowitz s'applique.

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5.2.1. Echelle Beaufort
La première échelle de la force du vent a été établie par Sir Francis
Beaufort /1806/. Elle permet de déduire de l’état de la mer la force
estimée du vent. Son usage a été recommandé par la conférence de
météorologie maritime de 1874.
Le tableau 5.1 donne les descriptions, les vitesses de vent et les
spécifications au large des degrés de l'échelle Beaufort.
Echelle
Beaufort
Terme descriptif Vitesse du vent
à 10 m (m/s) Spécification au large
0 Calme 0.0 à 0.2 Mer comme un miroir
1 Très légère brise 0.3 à 1.5
Rides ressemblant à des écailles de
poisson mais sans trace d'écume
2 Légère brise 1.6 à 3.3
Vaguelettes, crêtes d'apparence
vitreuse, mais ne déferlant pas
3 Petite brise 3.4 à 5.4
Petites vagues. Les crêtes
commencent
à déferler. Moutons
épars
4 Jolie brise 5.5 à 7.9
Petites vagues devenant plus
longues. Nombreux moutons
5 Bonne brise 8.0 à 10.7
Vagues modérées tendant à
s'allonger. Nombreux moutons
6 Vent frais 10.8 à 13.8 Formation de lames à crêtes d'écu-
me blanche étendues, embruns
7 Grand frais 13.9 à 17.1
La mer grossit, l'écume des crêtes
commence à
être soufflée en
traînées dans le lit du vent
8 Coup de vent 17.2 à 20.7
Lames moyennes, tourbillons
d'embruns, nappes d'écume
soufflées en traînées par le vent
9 Fort coup de vent 20.8 à 24.4
Grosses lames, épaisses traînées
d'écume, début de roulea
ux, les
embruns réduisent la visibilité
10 Tempête 24.5 à 28.4
Très grosses lames à longues
crêtes en panache, nombreux
rouleaux, visibilité réduite
11 Violente tempête 28.5 à 32.6
Lames exceptionnellement hautes,
mer recouverte de banc d'écume,
visibilité réduite
12 Ouragan 32.7 à
∞
air plein d'écume et d'embruns mer
entièrement blanche, visibilité très
réduite
Tableau 5.1 : Echelle Beaufort.

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Figure 5.1 : Différents états de mer selon l'échelle Beaufort.

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5.2.2. Echelle de Douglas
L'utilisation internationale de l'échelle proposée par l'amiral H.P. Douglas
de la Royal Navy a été recommandée par la conférence internationale de
Copenhague de 1929.
Le tableau 5.2 donne les correspondances entre l'échelle Douglas et
l'échelle Beaufort.
Echelle
Douglas Echelle Beaufort Vitesse du vent à 19.5m (m/s) Hauteur significative (m)
0 0 0.0 - 0.2
1 1 0.3 - 1.5 0.00 - 0.30
2 2 1.6 - 3.3 0.30 - 0.91
3 3 3.4 - 5.4 0.91 - 1.52
4 4
5
6
5.5 - 7.9
8.0 -10.7
10.8 -13.8
1.52 - 2.44
5 7
8 13.9 -17.1 17.2 -20.7 2.44 - 3.66
6 9 20.8 -24.4 3.66 - 6.10
7 10 24.5 -28.4 6.10 - 12.20
8 11 28.5 -32.6 > 12.20
9 12
13
14
15
16
17
32.7 -36.9
37.0 -41.4
41.5 -46.1
46.2 -50.9
51.0 -56.0
56.1 -61.2
Tableau 5.2 : Echelle Douglas.

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5.2.3. Etats de mer de l'OTAN
Le tableau 5.3 donne les caractéristiques des états de mer de l’Atlantique
nord recommandée par l'OTAN (Code S).
En ce qui concerne les périodes de pic du spectre (modal period), le
premier nombre indique le cinquième centile, le second indique la valeur
la plus probable et le dernier le quatre-vingt quinzième centile.
Etat de
mer Description Probabilité % du temps
Vitesse du
vent (m/s) à
19.5 m
Hauteur
significative
Période de pic
du spectre
0
calme, sans rides
0.05 0.0 à 3.5
0.00 à 0.10
1 calme, ridée 0.10 0.0 à 3.5
0.00 à 0.10
2 belle, vaguelettes 7.20 3.5 à 5.5
0.10 à 0.50
3.3- 7.5-
12.8
3 peu agitée 22.4 5.5 à 8.5
0.50 à 1.25
5.0- 7.5-
14.8
4 agitée 28.7 8.5 à 11.0
1.25 à 2.50
6.1- 8.8-
15.2
5 forte 15.5 11.0 à 14.0
2.50 à 4.00
8.3- 9.7-
15.5
6 très forte 18.7 14.0 à 24.4
4.00 à 6.00
9.8-12.4-
16.2
7 grosse 6.10 24.4 à 28.5 6.00 à 9.00 11.8-15.0-
18.5
8 très grosse 1.20 28.5 à 32.4 9.00 à 14.0 14.2-6.40-
18.6
9 énorme 0.05 > 32.4 > 14.00 15.7-20.0-
23.7
Tableau 5.3 : Etats de mer de l'OTAN (Code S).
5.3. Caractérisation des états de mer par zones géographiques
Les données visuelles ou mesurées (stations et navires météorologiques,
navires, bouées, satellites, …) concernant les états de mer et leur
probabilité d'apparition ont été recensées dans des ouvrages et publiés
par différents organismes (livres, tables ou bases de données sur
Cédéroms).
Ces données (probabilité du couple : hauteur significative - période
significative) sont organisées par zones géographiques suffisamment
homogènes, par année ou par saison, et présentées sous forme de
corrélogrammes à long terme.
Les figures suivantes sont issues de "Global Wave Statistics" publié en
1986 par le British Maritime Technology (BMT).
Des données plus fines peuvent être obtenues par l'analyse des données
satellitaires (ERS1, ERS2, Topex, Geosat, …) qui commencent à être
assez nombreuses.