Un chercheur de Skoltech a développé un modèle théorique de formation des vagues dans les détroits et les canaux qui tient compte des effets non linéaires en présence d'un littoral. Cette recherche peut améliorer la prédiction des vagues, rendre les déplacements maritimes plus sûrs et protéger les infrastructures côtières. L'article a été publié dans la revue Dynamique des océans .

Prédire la météo de surface en mer a toujours été une tâche difficile avec des enjeux très élevés; par exemple, plus de 4, 000 personnes sont mortes à cause de la mer agitée lors de l'opération Overlord en Normandie en juin 1944, une incursion alliée où de mauvaises prévisions ont considérablement modifié le cours de l'opération. Modèles de prévision des vagues de courant utilisés, par exemple, par la NOAA aux États-Unis, sont imparfaits, mais ils ont de nombreux paramètres réglables pour assurer une prédiction raisonnablement bonne.

Cependant, comme Andrei Pushkarev, chercheur principal à Skoltech et à l'Institut de physique Lebedev de l'Académie des sciences de Russie note dans son article, les côtes compliquent la situation :il écrit que, "La prévision des vagues dans la Manche est aujourd'hui encore presque aussi difficile qu'elle l'était en 1944." Ses recherches suggèrent que le comportement des vagues dans les canaux ou les détroits sera très différent de celui des mers ouvertes.

"Les côtes créent une inhomogénéité - un gradient de la distribution de l'énergie des vagues entre sa valeur zéro à la frontière et sa valeur non nulle au large. Ce gradient lance l'advection des vagues, et son interaction mutuelle avec l'interaction des vagues non linéaires crée des effets particuliers de génération de vagues orthogonales au vent, ", dit Pushkarev.

Les conditions spécifiques des canaux permettent une solution précise de l'équation de Hasselmann décrivant le comportement des vagues, celui des modèles actuels se rapproche car il est encore impossible à résoudre avec les ordinateurs modernes. La modélisation théorique de Pushkarev de la formation des vagues dans un détroit semblable à la Manche a montré que le développement de la turbulence ne correspondait pas aux prédictions des modèles conventionnels, car la structure de la turbulence était significativement différente en raison des interactions non linéaires et de l'advection des vagues. Étant donné que le phénomène observé par les chercheurs présente certaines similitudes avec le rayonnement laser, ils l'appellent l'amplificateur de vagues océaniques non linéaires, ou MAINTENANT.

« Les rivages du détroit jouent le rôle de miroirs semi-réfléchissants pour les vagues générées, ce qui rend la situation similaire aux lasers conventionnels, les milieux d'ondes non linéaires jouant le rôle de résonateur actif, dans un certain sens similaire aux lasers conventionnels. La puissance du rayonnement excité orthogonalement au vent croît de manière significative avec la croissance du coefficient de réflexion des limites du détroit. Dans un sens, nous avons affaire à une sorte de laser non linéaire, ", note Pouchkarev.

"Ce modèle, en exploitant la version exacte de l'équation de Hasselmann, montre que les modèles opérationnels existants de prévision météorologique des vagues ne parviennent pas à l'effet décrit, le considérant plutôt comme un artefact numérique, " il ajoute.

Le chercheur dit que cet effet de type laser de génération de vagues orthogonalement au vent peut être observé non seulement dans les détroits, mais aussi en pleine mer avec des vents spécifiques inhomogènes, où les points de retournement spatial du vent créent des conditions similaires à celles observées en présence de rivages.

La nouvelle recherche est prometteuse pour expliquer la nature des seiches, ondes stationnaires particulières dans les plans d'eau semi-fermés qui présentent un gros problème pour les navires dans les ports. Mais cela suggère également qu'une description correcte de la turbulence en présence de côtes permettra des vagues scélérates, vagues de surface apparemment imprévisibles qui sont extrêmement dangereuses même pour les gros navires.