Chapitre I
Etat de l’art de la modélisation
3
I.1. Génération et développement des vagues
La formation des vagues sous l’effet du vent est un phénomène encore assez mal connu, mais
qui a fait l’objet de trois grandes théories. La génération des vagues est associée à un transfert
de quantité de mouvement entre le vent et les vagues. En 1774, Benjamin Franklin explique
que si deux couches de fluide ayant des vitesses différentes sont en contact, et s’il y a des
tensions de friction entre ces deux couches, alors un transfert d’énergie est inévitable. Ainsi,
le travail des contraintes de surface est non nul entre les deux fluides. Ce travail est la
conséquence de variations de pression de l’air à la surface de l’eau et de variations de tensions
de cisaillement du vent.
Jeffreys [1924, 1925] démontre que la génération des vagues est induite par les variations de
pression de l’air à la surface de l’eau qui sont en phase avec la pente des vagues (Figure I.1).
Ces variations sont issues de la turbulence de l’air au-dessus de la surface de la mer. S’il y a
des vagues, l’écoulement et la pression de l’air ainsi que la vitesse du vent en surface, sont
modifiés. Pour les vagues dont la vitesse de propagation dans la direction du vent est
beaucoup plus faible que le vent en altitude, la pression est un peu plus forte sur la côte de la
vague exposé au vent que sur la côte abritée. Or, la vitesse verticale de la surface est orientée
vers le bas sur la côte exposé et vers le haut sur la côte abritée. Comme la puissance
communiquée par une force est égale à la force multipliée par la vitesse, on observe ainsi un
transfert de quantité de mouvement entre l’atmosphère et les vagues. Cette théorie explique
bien la croissance des vagues par le vent pour une vitesse de vent très grande par rapport à la
célérité des vagues. Pour des cas où le vent est légèrement plus fort que les vagues, les
variations de pression de l’air ne suffisent pas à générer des vagues.
Figure. I.1 – Génération des vagues selon le modèle de Jeffreys [1924]. Inspiré de l « Waves,
Tides and Shallow-water processes », The Open University.
Etat de l’art de la modélisation
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I.1. Génération et développement des vagues
La formation des vagues sous l’effet du vent est un phénomène encore assez mal connu, mais
qui a fait l’objet de trois grandes théories. La génération des vagues est associée à un transfert
de quantité de mouvement entre le vent et les vagues. En 1774, Benjamin Franklin explique
que si deux couches de fluide ayant des vitesses différentes sont en contact, et s’il y a des
tensions de friction entre ces deux couches, alors un transfert d’énergie est inévitable. Ainsi,
le travail des contraintes de surface est non nul entre les deux fluides. Ce travail est la
conséquence de variations de pression de l’air à la surface de l’eau et de variations de tensions
de cisaillement du vent.
Jeffreys [1924, 1925] démontre que la génération des vagues est induite par les variations de
pression de l’air à la surface de l’eau qui sont en phase avec la pente des vagues (Figure I.1).
Ces variations sont issues de la turbulence de l’air au-dessus de la surface de la mer. S’il y a
des vagues, l’écoulement et la pression de l’air ainsi que la vitesse du vent en surface, sont
modifiés. Pour les vagues dont la vitesse de propagation dans la direction du vent est
beaucoup plus faible que le vent en altitude, la pression est un peu plus forte sur la côte de la
vague exposé au vent que sur la côte abritée. Or, la vitesse verticale de la surface est orientée
vers le bas sur la côte exposé et vers le haut sur la côte abritée. Comme la puissance
communiquée par une force est égale à la force multipliée par la vitesse, on observe ainsi un
transfert de quantité de mouvement entre l’atmosphère et les vagues. Cette théorie explique
bien la croissance des vagues par le vent pour une vitesse de vent très grande par rapport à la
célérité des vagues. Pour des cas où le vent est légèrement plus fort que les vagues, les
variations de pression de l’air ne suffisent pas à générer des vagues.
Figure. I.1 – Génération des vagues selon le modèle de Jeffreys [1924]. Inspiré de l « Waves,
Tides and Shallow-water processes », The Open University.