Introduction

Bienvenue sur notre site !
Nous l'avons créé dans le cadre de nos TPE sur les tsunamis. Ce site est principalement destiné à mettre à la portée de tous nos informations et nos recherches afin de vous aider à mieux comprendre ce phénomène marin et de savoir comment vous en protéger. Les tsunamis sont des phénomènes dévastateurs dans les endroits touchés, c’est pourquoi il est important de savoir comment ils sont détectés, et d'apprendre à s'en protéger. Pour aborder le sujet, nous avons choisi de l’étudier en grandes parties, chacune orientée vers notre problématique.
Notre problématique est la suivante :

En quoi la récurrence des tsunamis a-t-elle permis l'évolution des systèmes de détection, de prévention et de protection ?

I - L'aléa tsunami

Un tsunami se caractérise par un ensemble de vagues de grandes longueurs d’ondes pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres. Il se développe à la suite d’une modification brutale du plancher sous-marin engendrant le déplacement d’une masse d’eau importante.
En opposition avec les houles météorologiques, caractérisées par de courtes longueurs d’ondes (de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres), le tsunami provoque une oscillation de l’eau aussi bien en surface qu’en profondeur. Il présente donc une énergie beaucoup plus importante provoquant ainsi des submersions marines pénétrant bien plus à l’intérieur des terres contrairement aux fortes houles.

1.1) Les sources de tsunamis

Les tsunamis sont déclenchés par des mouvements verticaux de matière solide, on distingue ainsi en tant que sources de tsunamis :

• Les séismes d’une magnitude assez importante (au moins 5). En revanche ils ne sont pas toujours à l’origine d’un tsunami. C’est en faite l’évolution de la topographie sous-marine suite au séisme, qui déterminera si les mouvements de la matière sont assez importants pour être à l’origine de la formation d’un tsunami ou non.
• Les glissements de terrain, caractérisés par d’importants mouvements de masse. Ils peuvent aussi bien provenir de surface émergée (schéma A) que sous-marine et également être provoqués par des effondrements de massifs volcaniques actifs ou éteints (schéma B).

© Voir page informations

1.2) La propagation

Les tsunamis résultent de modifications des fonds marins engendrant le déplacement de masse d’eau très importante. Lors de ces perturbations une énergie mécanique est libérée dans toutes les directions à partir de l’origine de la faille. Cette énergie est véhiculée sous forme d’ondes oscillantes. La période qui représente la durée d’une oscillation est également conséquente et est comprise en général entre quelques minutes et plusieurs dizaines de minutes en fonction de l’origine du tsunami.
Plus ces deux caractéristiques sont importantes, plus l’étendue du tsunami est grande. C’est pourquoi les tsunamis les plus dévastateurs sont généralement d'origine tectonique, car les glissements de terrain et les explosions volcaniques produisent des ondes de plus courtes longueur d’onde. La période est donc moins importante et les vagues se dissipent plus rapidement.
Les autres paramètres tels que la vitesse, la hauteur de la vague ou encore la longueur d’onde varient en fonctions de l’énergie et de la période mais aussi de la profondeur (plus la profondeur est importante, plus le tsunami se déplace rapidement). Ainsi, certains tsunamis sont capables de se propager sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres et d’atteindre l’ensemble des côtes d’un océan en moins d’une journée.

© Voir page informations

Le schéma ci-dessus représente la formation d’un tsunamis ainsi que les différentes caractéristiques de sa propagation en pleine mer et l’oscillation des ondes en rouge.

1.2.1) - La propagation en haute mer

Lorsque l’énergie libérée se propage en pleine mer où la profondeur est comprise aux alentours des 4000 mètres, le tsunami se comporte comme la houle. C'est alors une onde à propagation elliptique. C’est à dire que lors de son passage, les particules d'eau sont animées par un mouvement elliptique, ne subissant presque aucun déplacement et retrouvent toutes leur position initiale après le passage du tsunami. La seule différence avec la houle est que le tsunami provoque une oscillation de l'eau aussi bien en surface qu'en profondeur.
Ce fait est lié aux grandes longueurs d'ondes des tsunamis, généralement de quelques centaines de kilomètres. Celles-ci étant très supérieures à la profondeur de l’océan, d’une dizaine de kilomètres tout au plus, elles mettent en mouvement une quantité d’eau très importante. En revanche, le mouvement de l’eau est à peine perceptible en pleine mer. C’est en effet dû aux longs fronts de houle parfois séparés les uns des autres par 500 km et aux vagues qui n’atteignent, en général, que quelques dizaines de centimètres de hauteur à la surface.


Ci-dessus, il est possible d’observer le modèle d’oscillation des ondes à l’origine des tsunamis. Au passage de l’onde les particules d’eau (les points noirs) sont mises en mouvement mais reviennent à leur position initiale. L’oscillation est présente sur toute la profondeur (points rouges).

1.2.2) - Le déferlement sur les côtes

Dès que la vague se rapproche de la côte et que la profondeur diminue, l’énergie véhiculée se retrouve comprimée à cause de la différence de profondeur par rapport au large. Cela va donc engendrer une augmentation de l’amplitude de la vague plus ou moins importante en fonction de l’énergie transportée par les ondes. En revanche lors du déferlement la vitesse et la période du tsunami sont réduites.
Ainsi, certaines vagues peuvent atteindre plusieurs dizaines de mètres de hauteur. L’amplitude se retrouve alors plus importante que la longueur d’onde contrairement à la situation en pleine mer.
La force dévastatrice des tsunamis provient donc de l’énergie qu’ils transportent lors du déferlement sur les côtes. De plus, contrairement à la propagation en pleine mer, les effets des tsunamis sont difficiles à prévoir au niveau des côtes à cause des obstacles que les tsunamis peuvent rencontrer. Les îles ainsi que l’aspect des façades maritimes (formes) peuvent en effet modifier le comportement de la vague.

© Voir page informations

Évolution des caractéristiques des tsunamis en fonction de la profondeur pour une période d'une dizaine de minutes
Il est représenté ci-dessus l’évolution des tsunamis lors de leur déferlement sur les côtes.

II- Les moyens de prévention et de détection dans le monde

2.1) Le système international et son fonctionnement

2.1.1) Introduction

Il existe dans le monde, depuis 1965, un système d'alerte international aux tsunamis nommé l’ITWS (International Tsunami Warning System). Les pays concernés par le risque tsunami ont pris conscience du danger qui les menaçait à la suite du plus gros séisme jamais recensé (9,5 sur l’échelle de Richter, voir partie 2.3) qui provoqua un énorme tsunami qui dévasta le sud du Chili le 22 mai 1960. Il a fallu cependant attendre le grand tremblement de terre d'Alaska en 1964, suivi d'un tsunami épouvantable pour que le Système International d'Alerte aux Tsunamis voit le jour.

Ce système international regroupe les systèmes américain, russe, japonais, chilien... Au total, 28 pays font partie de ce système afin de pouvoir couvrir un maximum de territoires et prévenir le plus vite possible les zones concernées.
Ce système est très axé sur la surveillance des séismes, en particulier des séismes tsunamis dans le Pacifique qui est la région la plus exposée aux tsunamis meurtriers (75 % des tsunamis s'y produisent). En effet, la majeure partie des tsunamis sont provoqués par des séismes.

L'ITWS est basé depuis 1965 à Honolulu et est géré par la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Ce système est composé d’une trentaine de stations sismiques et de 78 marégraphes qui permettent de donner l’alerte une heure avant l’arrivée d’un tsunami. Mais ce dispositif n'est effectif que pour les populations vivant à plus de 750 km de l'épicentre. Les stations sismiques qui sont en lien avec l'ITWS détectent, suivent, et enregistrent les tremblements de terre locaux mais aussi dans le monde entier.
Elle est en mesure de déterminer les paramètres principaux d'un tremblement de terre qui sont sa force, sa profondeur et la localisation de son épicentre. En étudiant ces informations, la station sismique peut évaluer les conséquences de ce tremblement de terre et ainsi prévenir au plus vite les populations concernées. Elle doit avoir la capacité de communiquer avec d'autres stations sismiques et de partager des données.

2.1.2) Le fonctionnement du système international

Lorsqu'un tremblement de terre se produit, le mouvement de la secousse est amplifié et enregistré par les sismographes qui déterminent la position du séisme et sa magnitude.
Dès que l'alarme est donnée, on tente de déterminer si le tremblement de terre a généré un tsunami. À l'aide de l'épicentre du séisme, on calcule le trajet des vagues et l'heure possible d'arrivée de celles-ci en différents endroits.

Ensuite, on tente de suivre le parcours du tsunami à l'aide des détecteurs de marées placés le long des côtes Pacifique. Une fois par seconde, ces détecteurs mesurent le niveau de la mer. Si celui-ci s'élève ou chute rapidement, on peut alors supposer qu'un tsunami important vient d'atteindre le détecteur de marée.

Un système de communications indépendant appelé Pacific Tsunami Warning Network transmet l'information à travers tout le Pacifique et aux 25 pays qui y sont branchés. Une fois que la menace tsunami est confirmée, les autorités sont averties.
Un message est alors diffusé sur les télévisions et le littoral est évacué. C'est ce qui était arrivé lors des alertes au tsunami de 1986 et de 1994 mais dans les deux cas, les tsunamis étaient de faible intensité et les mesures d'évacuation avaient été superflues.
Les populations en danger ne disposent pas toujours des moyens de recevoir à temps les bulletins d'alerte, par manque d'équipement ou parce que certains séismes sont trop proches des côtes.

Le Système d'alerte international aux tsunamis est une grande réussite mondiale et il a servi de modèle à trois autres systèmes de coordination adoptés lors de la 23ème assemblée générale de la commission océanographique internationale :

• Le groupe intergouvernemental de coordination du système d'alerte aux tsunamis de l'océan Indien (GIC/SATOI) qui regroupe 28 États, dont la France présente dans ce bassin à travers La Réunion et Mayotte.
• Le groupe intergouvernemental de coordination du système d'alerte aux tsunamis, de l'Atlantique Nord-Est et de la Méditerranée (GIC/SATANEM) composé de 64 Etats dont la France
• Le groupe intergouvernemental de coordination du système d'alerte dans les Caraïbes et les mers adjacentes (GIC/Caraïbes), formé de 27 Etats dont la France présente dans ce bassin à travers la Guadeloupe, la Martinique, la Guyane et Saint-Martin.

Ces trois groupes couvrent les trois régions du monde les plus touchées et renforcent ainsi le travail du système d'alerte international aux tsunamis.

Ces systèmes ont apporté d'autres moyens de détection de tsunami, installés partout dans le pacifique, comme les bouées DART (Détection des Tsunamis en eaux profondes) qui permettent de détecter les mouvements en profondeur grâce à des capteurs situés sur le fond de l’océan, reliés à une bouée en surface qui envoie immédiatement les informations au centre de contrôle d'Hawaï.

2.1.3) Niveaux d'alerte

Tous ces systèmes ont différents niveaux d’alerte basés sur l’analyse des données sismiques ou l’amplitude prévue :

Niveau 1: - Vagues mineures au maximum - Information de la population - Aucune action suggérée	Niveau 2: - Courant fort probable - Avis - Restez éloignés du rivage
Niveau 3: - Veille - Niveau de danger pas encore connu - Demeurez en alerte pour plus d’info	Niveau 4: - Alerte - Inondation par une vague possible - Évacuation complète suggérée

2.2) Que faire en cas de tsunami

Il faut :

• Repérer un endroit où l'on peut se mettre à l'abri.
• S’éloigner le plus loin possible des côtes ou atteindre un endroit surelevé. Si c'est possible, préparer l'équipement nécessaire (médicaments, papiers d'identité, lampe de poche…)

Et après ? :

• Rester hors de la zone dangereuse tant que l'alerte est maintenue. La vague d'un tsunami peut être suivie de plusieurs autres vagues. Les vagues suivantes peuvent être plus puissantes que la première.

Cliquez sur l'image pour l'agrandir

2.3) L'échelle de Richter

L'échelle de Richter est une unité de mesure de la force d'un séisme. Elle a été établie en 1935 par le géologue américain Charles Francis Richter. Un séisme atteignant 5 sur l'échelle de Richter est en fait 10 fois plus puissant qu'un séisme de magnitude 4. La particularité essentielle de cette échelle est que celle-ci est ouverte. C'est à dire qu'elle ne dispose pas de limite supérieure.
Il faut qu'un séisme atteigne une magnitude de 3 sur l'échelle de Richter pour qu'il ait une chance d'être ressenti par des humains. À partir de 4, on le ressent clairement, mais il n'y a généralement pas de dégâts causés aux habitations. À partir de 5, les premiers dégâts peuvent apparaître.
Les tsunamis sont majoritairement déclenchés par des séismes; Plus la magnitude de celui-ci est forte, plus la puissance du tsunami sera élevée.

III - Moyens de protection des côtes contre les tsunamis

3.1) Moyens naturels

3.1.1) Mangroves

Les mangroves sont des formations végétales situées sur les littoraux tropicaux, et contenant majoritairement des palétuviers. Elles constituent un écosystème complexe et indispensable.



Après le tsunami de 2004, des chercheurs ayant étudié les côtes touchées ont abouti aux conclusions que les forêts de mangroves amortiraient les effets des tsunamis dévastateurs. Les régions situées à proximité des mangroves saines auraient subi des dommages matériels et un bilan humain moins importants. Par exemple, au Sri Lanka, seulement 2 morts ont été comptabilisés dans cette région, comportant une forte densité de mangroves. Selon Simmathiri Appanah du bureau régional de la FAO (Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture) d'Asie-Pacifique, "les mangroves saines aident à ralentir la pression des vagues. Mais leur absence fait que l’eau se déplace très vite, exposant les communautés vivant près du rivage".

Les forêts de mangroves saines sont très efficaces pour lutter contre la propagation de la vague en raison de la résistance fournie par les racines qui les caractérisent ainsi que les troncs des arbres et les branches. L'impact du tsunami l'a confirmé au Sri Lanka, à Aceh en Indonésie et en Thaïlande.
Cependant, l'activité humaine met en péril ces écosystèmes. En effet, en Birmanie, le delta de l'Irrawady a subi une déforestation massive. Les principales motivations de cette déforestation sont les suivantes :
– la production de riz, qui a d’ailleurs été la cause majeure de cette déforestation;
– la pisciculture (élevage de poissons);
– la mangrove étant, par ailleurs, coupée pour servir de matériaux de construction et de charbon de bois pour la cuisson alimentaire.

Ces actions se sont produites au détriment du MAP (Projet d'Action Mangrove), consacré à la lutte contre la dégradation des mangroves et la perte des écosystèmes forestiers des mangroves dans le monde entier. Le but principal de cette association est de promouvoir les actions des peuples traditionnels et indigènes habitant sur les côtes, afin de gérer durablement cet environnement.

3.1.2) Récifs coralliens

Les récifs coralliens forment une barrière absorbant de manière très efficace les éléments venant du large. Ils absorbent l'énergie des vagues et permettent de provoquer moins de dommages en cas de tsunami, en réduisant leur énergie.

Les récifs de coraux sur notre planètes sont menacés depuis des années. Les causes de disparition de ces écosystèmes protecteurs sont diverses : surpêche, utilisation des coraux comme matériaux de construction, pollution. Ces facteurs affaiblissent leur capacité de défense contre les tsunamis. Les scientifiques ont pu constater que les régions côtières possédant des récifs coralliens intacts étaient mieux protégées que celles ayant des récifs détruits.

3.2) Moyens artificiels

3.2.1) Digues anti-tsunami

Les digues anti-tsunami sont la principale avancée humaine pour contrer les tsunamis. Leur but est de couper la vague dans son élan, pour la rendre moins puissante, et limiter les dégâts sans pour autant complètement arrêter celle-ci.

A Fukushima, l'opérateur Tokyo Electric Power a annoncé en 2011 la construction d'une nouvelle digue de 2 mètres de haut et 500 mètres de long pour freiner la puissance d'un éventuel nouveau tsunami. Cependant, leur fonction est à double-tranchant, comme le mur de Taro au Japon qui n'a pas pu faire face à la puissance d'un tsunami et a maintenu l'eau a l'intérieur des terres, l'empêchant de se retirer.

3.2.2) Bâtiments et architecture anti-tsunami

Les tsunamis succèdent généralement un séisme, incitant les populations à créer des architectures innovantes.
De plus en plus de bâtiments reposent sur des bases qui les isolent des mouvements horizontaux du sol. Ces socles se composent de caoutchouc ou d’autres matières élastiques (élastomères), combinés à des amortisseurs. D’autres reposent tout simplement sur des ressorts.

La conception des bâtiments — y compris les plus hauts, qui ont moins d'emprise au sol et sont donc les plus vulnérables aux secousses — visent également à étendre leur "ductilité", c’est-à-dire leur capacité à s’allonger sans se rompre (ce qu’on ressent très bien par exemple quand on se trouve sur un pont en métal, qui remue beaucoup mais s’avère très solide), des principes complètement intégrés par les Japonais.

Conclusion

Grâce à ces recherches, nous avons pu conclure que la récurrence des tsunamis a permis d'avoir des données sur le passé, de pouvoir les comparer et donc de mieux anticiper le futur. Au cours des années, la technologie a évolué et a mis à la disposition des scientifiques de nouveaux outils leur permettant de comprendre au mieux le phénomène marin.
Les systèmes de détection, de prévention et de protection deviennent de plus en plus perfectionnés. Ces innovations sont mises au service de la protection contre les tsunamis. Cependant, bien avant l'intervention de l'homme et ses constructions artificielles, la protection des côtes était assurée par la nature comme les barrières de corail et les mangroves.