Fala sztormowa

Surge burza , burza powódź , fala, albo fala sztormowa , jest znaczący wzrost w poziomie morza na linii brzegowej spowodowane przez wiatry z dużej depresji pcha się na powierzchni oceanu lub jeziora.

Powoduje to silny i szybki lokalny wzrost poziomu wody. Może to być zaakcentowane przez centralne zagłębienie systemu - powodujące pompowanie Ekmana - a także kształt dna morskiego. Ogólnie rzecz biorąc, zjawisko to jest związane z cyklonami tropikalnymi , ale będzie również występować przy silnych zagłębieniach na średnich szerokościach geograficznych , zwłaszcza tych szybko rozwijających się ( bomby ) zimą.

Uderzenia sztormowe są szczególnie niebezpieczne, gdy występują w połączeniu z przypływem . Następnie dodajemy poziom wody. Przewidywanie poziomu, jaki osiągnie fala sztormowa (i czasu trwania powodzi), zależy zatem od czasu nadejścia obu zjawisk.

Mechanizm

Ogólnie rzecz biorąc, co najmniej pięć czynników wpływa na fale sztormowe:

  1. Wiatr  : w ruchu powietrze działa poprzez tarcie na powierzchni morza, co powoduje gromadzenie się wody w rejonach zawietrznych, podobnie do efektu mątwy , który jest odwrotnie proporcjonalny do głębokości. Wiatr jest głównym czynnikiem wywołującym fale sztormowe i im dłużej się utrzymuje, tym większy jest efekt.
  2. Ciśnienie centralne  : ciśnienie jest niższe w środku depresji, kolumna powietrza wywiera tam mniejszy ciężar na morze niż poza depresją. Aby wyrównać ciśnienie w wodzie, poziom morza w centrum depresji będzie wyższy, podobnie jak poziom rtęci w barometrze . Prosta praktyczna zasada mówi, że aby oszacować rolę niskiego ciśnienia w powstawaniu fali sztormowej: wzrost o 1 cm większy niż  normalnie oczekiwany jako funkcja przypływu dla każdego hektopaskala poniżej normalnego ciśnienia atmosferycznego 1013 hektopaskali (hPa ). Na przykład, w przypadku huraganu Juan , odchylenie spowodowane centralnym ciśnieniem 974  hPa wyniosło 39  cm od 150  cm zanotowanego dla fali sztormowej w Halifax w Kanadzie.
  3. Obrót Ziemi  : Wiatry krążące wokół wgłębienia poruszają powierzchnię morza Siła Coriolisa odbija ten ruch na zewnątrz od depresji, tworząc falę transportową Ekmana, która dodaje się do fali wytwarzanej przez ciśnienie.
  4. Głębokość dna morskiego  : fala pochodząca z oceanu wypiera określoną objętość wody. Kiedy wchodzi w obszar, w którym podnosi się dno morskie lub do zatoki, przy niezmienionej objętości, wysokość poziomu morza wzrasta w postaci przypływów i fal. Im bardziej strome zbocze, tym mniejsza fala sztormowa przedostanie się na ląd, ale wytworzy znaczne fale. I odwrotnie, łagodne zbocze szelfu kontynentalnego pozwoli morzu wpłynąć dalej od wybrzeża, ale fale będą słabsze.
  5. Fala pływowa  : zbieżność między nadejściem przypływu a przypływem sztormowym znacznie zwiększa wysokość poziomu morza, a jeśli jest to przypływ wiosenny , efekt jest jeszcze większy.

Zbudowane sztywne konstrukcje ( groble , pomosty portowe ) mogą również lokalnie wzmacniać skutki niektórych burz poprzez zakłócanie fali sztormowej. Analiza a posteriori ostatnich burz umożliwiła lepsze zrozumienie tego zjawiska: struktury te mogą na przykład modyfikować prądy i / lub tranzyt osadów i prowadzić do obniżenia lub zaniku plaż znajdujących się przed nimi, a tym samym "naturalną zdolność systemów przybrzeżnych do pochłaniania energii fala sztormowa” i zwiększać ryzyko przybrzeżnej zanurzeniu morskiego .

Historia

Udokumentowano wiele starożytnych przypadków brutalnych inwazji morskich, z których większość nie wydaje się być prawdziwymi tsunami (czasami nazywanymi „tsunami meteorologicznymi” ).

Holandia i Niemcy w szczególności zachowały epizody (znane jako „Mandränke” , „Mandrenke” lub „Grote Mandränke” w języku wysokoniemieckim ) niszczycielskich powodzi, które miały miejsce w 1362 i 1634 r. , Które zniszczyły wybrzeże Morza Północnego i lokalnie (jak w Szlezwiku-Holsztynie ) po stronie Morza Bałtyckiego . Katastrofalna powódź z 1953 roku był również wynikiem burzy fali.

Delta Missisipi został tracąc około pół hektara godzinie od 1930 , pogorszenie w ostatnich dziesięcioleciach, dzięki połączeniu z fale sztormowe, osłabienie lub zniszczenie przybrzeżnych ekosystemów i mokradeł , a „osiadania gruntu, który wydaje się być w części lub dużą część ze względu na działalność związaną z ropą i gazem .

Ryzyka

Wzdłuż odsłoniętej linii brzegowej po sztormach często towarzyszą wysokie fale. Przebywanie w pobliżu brzegu podczas powodzi sztormowej jest niebezpieczne, ponieważ fale te pojawiają się szybko, nie pozostawiając zbyt wiele czasu na przygotowanie. Mieszkańcy, zwłaszcza mieszkający na nizinach przybrzeżnych, powinni zachować ostrożność i przygotować się na to naturalne zjawisko.

Duża część ofiar zabitych przez tropikalny cyklon jest spowodowana falą sztormową. Na przykład 8 września 1900 r. Huragan Galveston ( kategoria 4 ) wywołał falę sztormową, która ogarnęła wyspę Galveston i utonęła od 6 000 do 12 000 ludzi.

Najsilniejszy znany pływów burzy doszło w 1899 roku z cyklon Mahina uderzył Bathurst Bay  (w) , Australia z morza 13 metrów. Największa w Stanach Zjednoczonych wynosiła 9 metrów z huraganem Katrina w 2005 roku w Bay St. Louis w stanie Mississippi .

Bay Bengal szczególnie sprzyja tych falach, jest w obszarze czynnej burz tropikalnych i ma kształt lejka płytkie. Z 142 fal umiarkowanego do gwałtownego nasilenia, zauważył, między 1582 i 1991 roku , niektóre wysoko ponad osiem metrów, setki tysięcy ofiar są ubolewał (Murty i Flather, 1994) w tym okresie. Nosi on również przydomek sztormowej stolicy, a największe straty w ludziach spowodowane tym zjawiskiem wystąpiły tam w 1970 roku wraz z Cyclone Bhola .

Pula

Oprócz oczywistych kwestii bezpieczeństwa towarów i ludzi oraz bezpieczeństwa na morzu , w kontekście prawdopodobnego globalnego ocieplenia związanego ze wzrostem oceanów , istnieją kwestie wiedzy naukowej i prognozowania , a także krótkie kwestie gospodarcze, średnie i długie. (na przykład we Francji burza Martin (26 grudnia 1999) i Xynthia (26 lutego 2010) spowodowały znaczne szkody (kilka miliardów euro), aw Luizjanie gwałtowne sztormy są mniej hamowane przez szorstkość krajobrazu ze względu na trwające zanurzenie części delty Mississippi Lepsze zrozumienie skutków gwałtownych sztormów mogłoby również pomóc w poprawie odporności ekologicznej dotkniętych nimi środowisk.

Prognoza, pomiary

Postępy w badaniach, aw szczególności w modelowaniu, umożliwiają lepsze przewidywanie czasu, miejsca i prawdopodobnej dotkliwości skutków fal sztormowych, w szczególności ryzyka zanurzenia się w morzu, zniszczenia obiektów lub konstrukcji portowych lub przybrzeżnych. Oraz ryzyka erozji. wybrzeża . Skutki te, które często mają kilka przyczyn, są bardziej widoczne na wybrzeżach osadowych, gdzie skutki wezbrań i / lub przypływów są najbardziej wyraźne. Modelowanie powinno także umożliwić w przyszłości lepsze proporcje, projektowanie i aranżację obiektów do walki z erozją czy łagodzenia erozji wybrzeża, a nawet ich eliminację, gdy okażą się bezużyteczne lub są źródłem negatywnych skutków. Modele mogą również lepiej uwzględniać wzrost poziomu morza , spadek napływu osadów rzecznych (lub czasami przybrzeżnych), jeśli one istnieją.

Dla cyklonów tropikalnych i tylko dla nich opracowano szybki wzór matematyczny do szybkiego oszacowania potencjalnej wysokości burzy falowej .

W tym wzorze jest to poziom fali burzowej w metrach. jest różnicą ciśnień z minimalnym ciśnieniem takim, że . jest „współczynnikiem płycizny”, współczynnikiem korygującym zależnym od batymetrii miejsca, który wzrasta w przypadku dna płaskiego i płytkiego. Wreszcie jest to współczynnik korygujący dla przemieszczenia huraganu , który rośnie wraz z prędkością ruchu huraganu.

Ta formuła podkreśla fakt, że gwałtowne fale sztormowe są największe, gdy huragan porusza się szybko w płytkiej wodzie. Bardziej dokładny model jest używany przez National Hurricane Center , SLOSH ( Sea, Lake, and Overland Surges from Hurricanes ).

W przypadku cyklonów pozatropikalnych lub depresji na średnich szerokościach geograficznych występują te same zjawiska i w ten sam sposób. Jednak struktura tych systemów pogodowych jest radykalnie różna, w szczególności asymetryczna. Dlatego należy stosować inne modele.

Praktyczna reguła umożliwia ocenę wzrostu poziomu morza w obszarze niskiego ciśnienia poprzez utworzenie fali sztormowej: wzrost o 1 cm wyższy niż  oczekiwany normalnie w zależności od przypływu dla każdego hektopaskala poniżej normalnej atmosfery ciśnienie 1013 hektopaskali (hPa). Ocena ta jest połączeniem powyższych pięciu zjawisk.

Zapobieganie, środki ostrożności

Usługi pogodowe wysyłają ostrzeżenia, gdy występuje potencjalna fala sztormowa. Monitorowane są główne depresje i cyklony tropikalne, a obliczenia różnych skutków są wykonywane w celu oszacowania lub przewidzenia wysokości przypływu, który przerwie się na wybrzeżach. Kraje takie jak Holandia (szczególnie wrażliwe), Stany Zjednoczone Ameryki , Kanada , Wielka Brytania i Francja , które mają ważne obszary przybrzeżne, mają taki system. Mówiąc dokładniej w Stanach Zjednoczonych , National Hurricane Center prowadzi od końca 2000 roku refleksję nad tym, jak bezpośrednio włączyć ostrzeżenie o gwałtownej burzy do swoich publicznych ogłoszeń. Jednym z kroków było usunięcie powiązania dokonanego w skali Saffira-Simpsona między wiatrami a falami sztormowymi, aby uzyskać bardziej szczegółową skalę dla gwałtownych sztormów.

W niektórych krajach wzniesiono mury przybrzeżne, aby powstrzymać fale sztormowe. Na przykład w Holandii , gdzie po powodzi wywołanej przez Morze Północne w 1953 roku zbudowano tamy i groble . Główne prace to Oosterscheldekering i Maeslantkering . Thames Barrier ma podobny cel.

W przypadku fali sztormowej wnętrze budynku powyżej spodziewanej wysokości fali zapewnia ochronę przed podnoszącą się wodą. Jeśli ma solidną konstrukcję, ludzie, którzy szukają schronienia na wyższych piętrach, są chronieni przed wiatrem i wodą, o ile pozostają z dala od okien. Jazda po wodach powodziowych może stać się niebezpieczna, ponieważ prąd niesie wszystko na swojej drodze.

Uwagi i odniesienia

  1. (w) DL Harris , "  Charakterystyka Surge Huragan Burza  " , Papier techniczny , Washington, DC, Stany Zjednoczone Prognoza Bureau, n o  48,1963, s.  139 ( czytaj online [PDF] , dostęp: 30 sierpnia 2014 )
  2. „  Przypływ sztormowy i fale spowodowane przez huragan Juan w Halifax  ” , Canadian Hurricane Center ,17 października 2003(dostęp 30 sierpnia 2014 )
  3. (w) „  Storm Surge  ” , NOAA (dostęp: 29 marca 2007 )
  4. P. Bernatchez , C. Fraser i D. Lefaivre , „  Wpływ sztywnych struktur ochronnych na dynamikę przybrzeżnych zagrożeń naturalnych: erozja i zanurzenie  ” , Geohazard, geohazards (Proceedings of the 4th Canadian Conference on Geohazards: someactors management) ,2008( przeczytaj online [PDF] )
  5. Eric Chaumillon, Guy Wöppelmann, Mikhail Karpytchev i Xavier Bertin, „  Pomiary i modelowanie zmian poziomu morza, fal, sztormów i zmian przybrzeżnych w celu zrównoważonego zarządzania wybrzeżami  ”, VertigO - elektroniczne czasopismo z zakresu nauk o środowisku [Online] , Wydanie specjalne 9 | Lipiec 2011 r., Opublikowano 6 lipca 2011 r., Przeglądano 30 sierpnia 2014 r. URL: [1]  ; DOI: 10.4000 / zawroty głowy.10947
  6. (w) SA Hsu, DeWitt Braud and Brian Blanchard, „  Rapid Estimate of Maximum Storm Surges Induced by Hurricanes Katrina and Rita in 2005  ” , National Association Weathr (dostęp: 4 marca 2010 )
  7. (en) National Weather Service , „  Sea Lake and Overland Surge from Hurricanes (SLOSH)  ” , NOAA ,8 grudnia 2009(dostęp 4 marca 2010 )
  8. (w) FEMA , „  Sea Lake Overland Surge from Hurricanes (SLOSH)  ” , Rząd Stanów Zjednoczonych ,4 czerwca 2009(dostęp 4 marca 2010 )
  9. (w) „  Storm Surge warning services  ” , holenderskie Ministerstwo Bezpieczeństwa (dostęp 30 sierpnia 2014 )
  10. (w) „  Storm Ready  ” , National Weather Service (dostęp 30 sierpnia 2014 )
  11. (in) "  Floodwarming  " , Environmental Agency (dostęp: 30 sierpnia 2014 )
  12. „  Prognoza gwałtownych wzrostów w Météo-France  ” , Météo-France (sprawdzono 30 sierpnia 2014 r. )
  13. (en) National Hurricane Center , „  Storm Surge Storm Surge Forecasting Scales and  ” [PDF] , NOAA ,19 lutego 2010(dostęp 30 sierpnia 2014 )
  14. (en) National Hurricane Center , „  The Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale  ” , NOAA ,19 lutego 2010(dostęp 30 sierpnia 2014 )

Zobacz też

Bibliografia

Powiązane artykuły