Les vagues à l’assaut de l’océan Arctique

Publié le 21.08.2014

A l’horizon 2050, l’océan Arctique qui déjà aujourd’hui voit sa glace de mer se réduire en été sera-t-il parfaitement navigable ? Observations et simulations combinées esquissent un avenir moins prometteur dans lequel vagues et houles reprennent leur droit.

Le réchauffement climatique n’est pas sans conséquence sur les mers arctiques, sur ceux qui y vivent et ceux qui ont des visées sur ce vaste territoire. Avec le recul grandissant de la banquise estivale observé ces quarante dernières années et qui a battu un nouveau record à la fin de l’été 2012 [1], les espaces d’eau libre et les zones marginales de glace en augmentation offrent de nouvelles opportunités pour le développement du transport maritime via les passages du Nord-Ouest et du Nord-Est (permettant une économie substantielle en temps et en coût de carburant), de même que pour l’exploration et l’exploitation des ressources naturelles des fonds marins, près des côtes ou au large. Mais ils voient aussi l’émergence de nouveaux problèmes qui contrarieront peut-être les projets de tous ceux qui escomptent les bénéfices d’un océan polaire libéré de sa glace marine.

Les vagues, ondes océaniques de surface, sont générées par les vents soufflant sur la mer pendant un temps donné, sur une certaine distance nommée fetch. La hauteur des vagues croît avec la force du vent et sa durée d’action, mais aussi avec la longueur du fetch.

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Vagues déferlantes
Crédit photo : Hans

L’océan glacial Arctique est un cas particulier, comparé aux autres océans, en raison de la présence de glace marine qui recouvre son étendue. Les variations saisonnières de l’étendue de la banquise arctique, en limitant le fetch disponible pour la génération des vagues, conditionnent l’existence de vagues et leurs hauteurs. Hormis dans le secteur Atlantique, l’océan Arctique était encore récemment recouvert de glaces de mer en quantité suffisante pour bloquer la formation de vagues appréciables. A présent cependant, la période estivale connaît des zones d’eau libre telles que les risques, liés aux vagues et aux ondes de tempête (ou vagues-submersion) associées, sont multipliés pour la navigation et les opérations en mer, de même que pour les côtes déjà soumises à un processus d’érosion.

Les observations par satellite ont montré une tendance à des vagues plus hautes ces dernières décennies, mais aux échelles régionales ces tendances varient. Les observations étant limitées et non extrapolables pour espérer prévoir l’avenir, des chercheurs ont donc eu recours à un modèle de prévision de vagues pour le XXIe siècle sur tout le bassin Arctique. Les évolutions de hauteur significative des vagues [2] de l’océan Arctique et des mers de son pourtour ont été simulées sur la période de vingt ans 2046-2065 par rapport à la période de référence 1980-1999, dans l’hypothèse d’un réchauffement climatique modéré [3] et pour les mois de septembre et octobre, afin d’étudier l’impact de la durée de la saison libre de glace (correspondant à une concentration en glace marine inférieure à 25%), ainsi que des changements de la vitesse des vents de surface.

Les résultats indiquent que les hauteurs significatives des vagues tendent à croître vers la moitié du XXIe siècle. Ceci est à mettre en lien avec l’extension des zones libres de glace. L’augmentation générale de la vitesse des vents de surface dans l’océan Arctique, en particulier dans les mers de Kara, de Laptev et de Sibérie orientale, activerait aussi l’amplification des vagues. En revanche, en mer de Barents, une tendance opposée apparaît, avec des vagues moins hautes, due à un affaiblissement régional de la vitesse du vent. Selon les projections, le nombre de jours de vent modéré à fort et au-delà (vitesse supérieure à 8m/s, soit force 5 sur l’échelle de Beaufort) serait en hausse, particulièrement sur les mers bordières.

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Mission scientifique américaine en mer de Beaufort - Récupération depuis la glace de mer en fusion de matériel parachuté - Eté 2011
Crédit photo : NASA/Kathryn Hansen
Licence d’utilisation : NASA image use policy

Les grandes vagues (définies ici comme étant celles de hauteur significative supérieure à 2 m) se multiplieraient. Les vagues extrêmes (hauteur significative supérieure à 3 m) quant à elles demeureraient à peu de chose près comparables : si dans la partie septentrionale de la mer de Barents, en mers de Kara et des Tchouktches et dans le secteur bordant le Groenland, elles seraient en progression, notamment en octobre, elles seraient par contre en recul dans le reste de la mer de Barents et dans le secteur Atlantique Nord de l’océan Arctique.

Le retrait de la banquise estivale au XXIe siècle est bien le facteur principal de renforcement des vagues dans la région intérieure de l’océan Arctique et dans les mers épicontinentales qui étaient au XXe siècle recouvertes de glace marine en permanence. Mais l’intensification des vents de surface y contribuerait également pour une part importante, en particulier dans les mers de Beaufort, de Kara, de Laptev et de Sibérie orientale pour les grandes vagues et en mer de Kara pour les vagues dites extrêmes, toutes ces mers étant situées sur les deux routes maritimes convoitées.

Ces résultats sont corroborés par une autre étude récente de deux scientifiques américains. Au moyen de capteurs acoustiques déployés à 50 m sous la surface de l’océan, en plein cœur de la mer de Beaufort, par 75° de latitude nord, et d’observations satellitaires de la banquise, ces chercheurs ont mesuré entre mi-août et fin octobre 2012 la hauteur significative des vagues, la vitesse du vent et la longueur du fetch. Les données indiquent que le fetch qui était proche de zéro en avril, lorsque la banquise atteignait la côte, dépassait les 1 000 km en septembre lorsque la glace de mer était à son minimum. Le 18 septembre, la longueur du fetch étant à son maximum, un coup de vent (vent de force 8) a généré des vagues d’une hauteur significative de 5 m. Cette moyenne indique que certaines vagues ce jour-là étaient plus grandes encore. L’espace dégagé de toute glace a permis aux vagues d’évoluer en houles, un phénomène qui devrait s’amplifier à l’avenir, selon ces scientifiques qui s’inquiètent par ailleurs de la rétroaction que les vagues – et surtout la houle –, en disloquant la glace de mer, pourraient avoir sur l’accélération du recul de la banquise.

Camille de Salabert, INIST-CNRS

[1]Le 16 septembre 2012, la banquise n’occupait plus que 3,41 millions de km2, c’est-à-dire la moitié de la superficie moyenne habituellement enregistrée à cette saison sur la période 1980-2000.

[2]Hauteur significative des vagues : quantité statistique équivalente à la moyenne du tiers des vagues les plus hautes.

[3]Scénario d’émission de gaz à effet de serre A1B du 4ème rapport du GIEC, appartenant à la famille des scénarios A1 qui décrit « un monde futur dans lequel la croissance économique sera très rapide, la population mondiale atteindra un maximum au milieu du siècle pour décliner ensuite et de nouvelles technologies plus efficaces seront introduites rapidement ». Le scénario A1B se distingue des autres scénarios A1 par un équilibre entre les sources d’énergie fossiles et les autres.

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