Murs d'eau : la science et l'histoire des tsunamis

Le mot tsunami vient du japonais : tsu, qui signifie port, et nami, qui signifie vague. C'est une origine appropriée. Le Japon se trouve dans l'une des régions les plus sismiquement actives de la Terre, et ses habitants vivent avec les tsunamis depuis aussi longtemps que l'histoire a été consignée. Le mot exprime quelque chose d'important : les tsunamis ne sont pas des phénomènes de haute mer. Ils naissent dans les profondeurs océaniques et ne réalisent leur plein potentiel destructeur que lorsqu'ils atteignent le rivage.

Un tsunami n'est pas une vague unique. Il s'agit d'une série de vagues, parfois des dizaines, générées lorsqu'un déplacement massif d'eau met l'océan en mouvement. La première vague n'est pas toujours la plus grande. La mer peut sembler se retirer de façon spectaculaire avant l'arrivée des vagues, exposant le fond marin dans un phénomène qui a attiré les curieux vers leur mort tout au long de l'histoire. Et les vagues peuvent voyager pendant des heures et sur des milliers de kilomètres, traversant des bassins océaniques entiers sans perdre leur puissance.

Comment se forment les tsunamis

Les tsunamis sont fondamentalement différents des vagues de surface générées par le vent. Les vagues de vent n'impliquent que la couche superficielle de l'océan. Les tsunamis impliquent la totalité de la colonne d'eau, de la surface jusqu'au fond marin. C'est pourquoi ils transportent beaucoup plus d'énergie et pourquoi ils se comportent si différemment des vagues ordinaires.

Un tsunami commence lorsque quelque chose déplace soudainement et verticalement un grand volume d'eau. La cause la plus fréquente est un séisme sous-marin. Lorsque deux plaques tectoniques sont verrouillées l'une contre l'autre dans une zone de subduction, les contraintes s'accumulent pendant des siècles. Lorsque la faille se rompt soudainement, une plaque se soulève brusquement, parfois de plusieurs mètres le long d'une zone de faille longue de centaines de kilomètres. Le fond marin se déplace vers le haut, et la colonne d'eau au-dessus de lui est également poussée vers le haut. La gravité agit immédiatement pour aplanir ce déplacement, et l'énergie se propage vers l'extérieur sous forme de vagues dans toutes les directions.

Tous les séismes sous-marins ne génèrent pas des tsunamis. Le séisme doit généralement être de grande magnitude, typiquement 7,5 ou plus, suffisamment peu profond pour déplacer le fond marin, et impliquer principalement un mouvement vertical plutôt qu'horizontal.

Les glissements de terrain sous-marins peuvent générer des tsunamis localement dévastateurs même sans séisme déclencheur. Lorsqu'une masse instable de sédiments sur la pente continentale s'effondre soudainement, elle peut déplacer d'énormes volumes d'eau. L'événement de 1958 dans la baie de Lituya, en Alaska, déclenché par un glissement de terrain, a envoyé une vague à 524 mètres de hauteur sur le versant opposé, le plus grand déferlement de vague jamais enregistré.

Les éruptions volcaniques peuvent générer des tsunamis par l'effondrement de caldeiras, des coulées pyroclastiques entrant dans l'océan, ou des explosions violentes. L'éruption du Krakatoa en 1883 a généré des tsunamis qui ont tué des dizaines de milliers de personnes. L'éruption de l'Anak Krakatau en 2018 a généré un tsunami surprise sans aucun avertissement sismique.

Les impacts de météorites sont rares mais théoriquement capables de générer des méga-tsunamis. L'impact qui a contribué à l'extinction de masse il y a 66 millions d'années a presque certainement généré des vagues d'une échelle incompréhensible à travers l'océan mondial. Aucun tel événement ne s'est produit dans l'histoire humaine consignée.

Comment voyagent les tsunamis

En haute mer, un tsunami est presque indétectable. Avec des longueurs d'onde pouvant dépasser 500 kilomètres et des hauteurs de vague inférieures à un mètre en eaux profondes, les navires se trouvant directement au-dessus d'un tsunami peuvent ne pas remarquer son passage sous eux. Mais les tsunamis voyagent à des vitesses extraordinaires. Dans une eau de 4 000 mètres de profondeur, ils se déplacent à environ 720 kilomètres par heure, soit à peu près la vitesse de croisière d'un avion de ligne commercial.

Lorsqu'un tsunami approche du rivage et que l'eau devient moins profonde, un phénomène spectaculaire se produit, appelé déferlement bathymétrique. La vague ralentit en touchant le fond, mais l'énergie derrière elle ne diminue pas. Au lieu de cela, la vague se comprime en longueur d'onde et croît de façon spectaculaire en hauteur. Une vague à peine haute de 50 centimètres en haute mer peut atteindre 10, 20, voire 30 mètres en se précipitant sur un plateau côtier peu profond.

La forme du littoral est d'une importance considérable. Une baie qui se rétrécit et s'approfondit vers son fond peut concentrer l'énergie du tsunami comme une lentille, amplifiant considérablement les hauteurs des vagues. Les entrées en forme de V, les embouchures de rivières et les ports sont particulièrement dangereux.

Les systèmes d'alerte aux tsunamis

Avant les systèmes d'alerte modernes, les tsunamis arrivaient sans préavis, hormis les signes naturels que les populations côtières avaient appris au fil des siècles : le tremblement du sol, le retrait soudain de la mer. Le Centre d'alerte aux tsunamis du Pacifique, établi en 1949 à Honolulu à la suite du tsunami des Aléoutiennes de 1946 qui avait tué 159 personnes à Hawaï, était le premier système d'alerte dédié au monde. Il utilise des sismographes pour détecter les grands séismes sous-marins et des marégraphes pour détecter les anomalies de niveau de la mer.

La catastrophe de l'océan Indien en 2004 a tué plus de 227 000 personnes, en partie parce que l'océan Indien ne disposait d'aucun système d'alerte. Dans la foulée, la communauté internationale s'est rapidement mobilisée pour créer une couverture mondiale.

Les bouées DART, dont l'acronyme signifie évaluation et rapport en profondeur sur les tsunamis (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis), ancrent des capteurs de pression sur le fond marin qui détectent le passage d'un tsunami en temps réel et transmettent des données par satellite aux centres d'alerte. Le réseau mondial comprend désormais des dizaines de bouées DART dans les océans Pacifique, Indien et Atlantique. Combinés aux réseaux sismiques, aux marégraphes et aux capteurs GPS, les systèmes modernes peuvent émettre des alertes exploitables 15 à 30 minutes avant l'arrivée d'un tsunami lointain.

Pour les tsunamis locaux générés près des côtes, il peut ne rester que quelques secondes à quelques minutes d'alerte. La consigne principale dans de tels cas est simple : si vous ressentez de fortes secousses près de la côte, rejoignez immédiatement un terrain élevé. Ne pas attendre un avertissement officiel.

Les tsunamis les plus dévastateurs de l'histoire

1700, Cascadia : le tsunami orphelin

Le 26 janvier 1700, un séisme de magnitude 9,0 a rompu la zone de subduction de Cascadia au large de la côte nord-ouest du Pacifique en Amérique du Nord. Le tsunami a traversé le Pacifique et a frappé le Japon, où il a été consigné dans des documents historiques comme une vague sans séisme local. Des siècles plus tard, des scientifiques japonais l'ont appelé un tsunami orphelin. L'événement a été reconstitué à partir de documents japonais, de traditions orales amérindiennes et de preuves géologiques incluant des forêts fantômes d'arbres noyés et des couches de sol enfoui. La zone de subduction de Cascadia demeure l'un des aléas sismiques les plus graves en Amérique du Nord et se rompra à nouveau.

1883, Krakatoa : le son entendu autour du monde

L'éruption du Krakatoa en août 1883 fut l'un des événements volcaniques les plus violents de l'histoire consignée. Lorsque la chambre magmatique du volcan s'est effondrée, elle a généré des tsunamis avec des vagues estimées à 30 à 40 mètres qui ont déferlé sur les côtes de Java et de Sumatra. Environ 36 000 personnes se sont noyées. L'explosion a été entendue à plus de 4 800 kilomètres de distance. Les tsunamis étaient si puissants qu'ils ont été enregistrés sur des marégraphes dans la Manche, à l'autre bout du monde.

1896, Sanriku, Japon

Le 15 juin 1896, un séisme de magnitude 7,2 au large de la côte de Sanriku, au Japon, a généré un tsunami qui a frappé lors d'une fête alors que les communautés côtières s'étaient rassemblées près du rivage. Des vagues atteignant jusqu'à 38 mètres de hauteur ont tué environ 22 000 personnes. L'événement fut dévastateur en partie parce que le séisme était relativement modéré, pas assez fort pour inciter les gens à fuir, démontrant que même des séismes modérés peuvent générer des tsunamis catastrophiques dans les bonnes conditions.

1946, tsunami des Aléoutiennes : le catalyseur des systèmes d'alerte

Le 1er avril 1946, un séisme de magnitude 8,6 dans les îles Aléoutiennes a généré un tsunami qui a dévasté Hilo, à Hawaï, tuant 159 personnes, dont des écoliers qui s'étaient rassemblés pour observer la vague inhabituelle. La catastrophe a directement conduit à la création du Centre d'alerte aux tsunamis du Pacifique trois ans plus tard.

1960, tsunami chilien : la catastrophe à l'échelle du Pacifique

Le séisme de Valdivia de 1960, de magnitude 9,5, a généré un tsunami qui fut catastrophique dans l'ensemble du bassin Pacifique. Au Chili, des vagues atteignant jusqu'à 25 mètres ont tué des centaines de personnes. À Hawaï, 61 personnes qui étaient retournées sur la côte après les avertissements ou avaient ignoré les avertissements ont été tuées lorsque des vagues de 10 mètres ont détruit le front de mer de Hilo. Au Japon, à 17 000 kilomètres de la source, les vagues sont arrivées 22 heures plus tard et ont tué 138 personnes. Le tsunami de 1960 a démontré qu'un séisme majeur dans un bassin océanique pouvait tuer des personnes de l'autre côté du monde plus d'une demi-journée plus tard.

1964, tsunami du Vendredi saint

Le séisme du Vendredi saint de magnitude 9,2 en Alaska a généré un tsunami qui a tué 124 personnes en Alaska, en Oregon et en Californie. Crescent City, en Californie, à 2 300 kilomètres de l'épicentre, a été dévastée. Onze personnes ont été tuées et une grande partie du centre-ville a été détruite. Le séisme a généré des configurations de vagues complexes qui ont semé la confusion dans les premiers systèmes d'alerte, et plusieurs personnes qui avaient évacué sont retournées sur la côte après les premières vagues, pour être frappées par de plus grandes.

1976, golfe de Moro, Philippines

Le 16 août 1976, un séisme de magnitude 8,0 dans le golfe de Moro a généré un tsunami qui a frappé les communautés côtières de Mindanao avec peu d'avertissement. Environ 8 000 personnes ont été tuées, ce qui en fait l'une des catastrophes naturelles les plus meurtrières de l'histoire des Philippines. De nombreuses victimes dormaient lorsque les vagues ont frappé au milieu de la nuit.

1998, Papouasie-Nouvelle-Guinée

Le 17 juillet 1998, un séisme de magnitude 7,1 au large de la côte nord de la Papouasie-Nouvelle-Guinée a déclenché un glissement de terrain sous-marin qui a généré un tsunami localement intense avec des vagues atteignant jusqu'à 15 mètres. Trois villages ont été anéantis et environ 2 200 personnes ont été tuées. L'événement a démontré le danger extrême des tsunamis générés par des glissements de terrain, qui peuvent produire des vagues bien disproportionnées par rapport à la magnitude du séisme déclencheur.

2004, océan Indien : le tsunami le plus meurtrier de l'histoire consignée

Le 26 décembre 2004, un séisme de magnitude 9,1 a rompu 1 200 kilomètres de fond marin au large du nord de Sumatra. La rupture a duré jusqu'à 10 minutes et a provoqué des vibrations mesurables dans la totalité de la Terre.

Le tsunami qui a suivi a tué environ 227 898 personnes dans 14 pays, ce qui en fait le tsunami le plus meurtrier de l'histoire consignée. L'Indonésie a subi les pertes les plus lourdes : plus de 165 000 morts dans la seule province d'Aceh, où des villes entières ont été rasées. Le Sri Lanka a perdu plus de 35 000 personnes, l'Inde plus de 12 000 et la Thaïlande plus de 5 000. Les vagues ont atteint les côtes de la Somalie, du Kenya et de la Tanzanie, à près de 5 000 kilomètres de l'épicentre, tuant des centaines de personnes supplémentaires.

Il n'existait aucun système d'alerte. Des sismologues à Hawaï ont détecté le séisme et ont tenté de contacter les autorités des pays touchés, mais ils ne disposaient pas des protocoles nécessaires pour le faire efficacement. Dans certaines zones, la mer s'est retirée de façon spectaculaire avant l'arrivée des vagues, et des personnes ont marché sur le fond marin exposé par curiosité, sans savoir ce que cela signifiait.

La catastrophe de 2004 a transformé la préparation mondiale aux tsunamis. En moins de deux ans, le Système d'alerte aux tsunamis de l'océan Indien était opérationnel, et la communauté internationale a investi substantiellement dans des bouées DART, l'éducation du public et la signalisation des voies d'évacuation.

2011, Tōhoku, Japon : le jour le plus sombre d'une nation

Le 11 mars 2011, un séisme de magnitude 9,0 à 70 kilomètres au large de la côte de Tōhoku au Japon a généré un tsunami qui a submergé les vastes défenses côtières du Japon. Des digues de protection atteignant jusqu'à 10 mètres de hauteur ont été surmontées par des vagues atteignant 40 mètres dans certaines criques. Des villes côtières entières ont été effacées en quelques minutes. Le tsunami a atteint 10 kilomètres à l'intérieur des terres dans certaines zones.

Près de 19 747 personnes ont péri. Le Japon, sans doute la nation la mieux préparée aux tsunamis sur Terre, n'a pas pu l'arrêter. Le tsunami a également frappé la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi, désactivant les systèmes de refroidissement et déclenchant trois fusions de réacteurs, le pire accident nucléaire depuis Tchernobyl.

La catastrophe a apporté une leçon importante sur la mémoire historique. D'anciennes bornes de pierre placées par les ancêtres le long de la côte japonaise avertissent les générations futures : ne pas construire en dessous de cette ligne. Certaines communautés avaient ignoré ces bornes et construit des quartiers résidentiels derrière des digues de protection. D'autres avaient suivi les avertissements ancestraux et avaient survécu. La technologie est puissante, mais elle peut faillir. La mémoire encodée dans les paysages et la pierre, elle, demeure.

2018, Anak Krakatau : le tsunami silencieux

Le 22 décembre 2018, l'effondrement partiel de l'Anak Krakatau, l'île qui s'est formée dans la caldeira du Krakatoa après l'éruption de 1883, a généré un tsunami qui a frappé les côtes de Java et de Sumatra sans aucun avertissement sismique. Les systèmes de surveillance existants sont optimisés pour les tsunamis générés par des séismes et n'ont émis aucune alerte. Environ 437 personnes ont été tuées. L'événement a mis en évidence une lacune critique dans les capacités d'alerte : les tsunamis volcaniques restent bien plus difficiles à détecter et à signaler que ceux générés par des séismes.

L'avenir du risque tsunamique

La zone de subduction de Cascadia, qui s'étend du nord de la Californie jusqu'en Colombie-Britannique, n'a pas subi de rupture depuis 1700. Les preuves géologiques suggèrent que des séismes de magnitude 8,0 à 9,2 ont frappé la zone à plusieurs reprises, à peu près tous les 200 à 500 ans. Un séisme de méga-chevauchement de Cascadia aujourd'hui ne laisserait aux communautés côtières du nord-ouest du Pacifique que 15 minutes avant l'arrivée des premières vagues. Les systèmes d'alerte, les voies d'évacuation et l'éducation du public se sont tous considérablement améliorés depuis 2004, mais l'ampleur d'un éventuel séisme de magnitude 9,0 combinée à la croissance démographique dans les zones côtières signifie que les conséquences humaines pourraient encore être sévères.

Le changement climatique ne devrait pas augmenter la fréquence des séismes ou des éruptions volcaniques, mais il pourrait accroître le risque de tsunamis d'autres façons. Le dégel du pergélisol dans les régions arctiques déstabilise les falaises côtières et les pentes sous-marines, augmentant le potentiel de tsunamis générés par des glissements de terrain. La montée du niveau de la mer signifie que les tsunamis atteignent plus loin à l'intérieur des terres et inondent des zones plus basses qui offraient auparavant des marges de sécurité.

À travers le monde exposé aux tsunamis, la sagesse ancestrale et la science moderne pointent vers la même conclusion : l'endroit le plus sûr est loin de l'eau. Le défi est que les êtres humains sont attirés vers les côtes pour la pêche, le commerce, la beauté et le lien avec la nature. Nous avons toujours construit au bord de la mer. Ce que nous pouvons faire, c'est comprendre ce dont la mer est capable, nous souvenir de ce qu'elle a fait, construire avec sagesse, et savoir où courir lorsque le sol tremble et que l'eau se retire.

Sources

Programme de tsunamis de la NOAA : https://www.tsunami.noaa.gov

Centre d'alerte aux tsunamis du Pacifique : https://ptwc.weather.gov

Programme sur les risques sismiques de l'USGS : https://earthquake.usgs.gov

Commission océanographique intergouvernementale de l'UNESCO, Programme sur les tsunamis : https://ioc.unesco.org/our-work/tsunami

Centres nationaux d'information environnementale de la NOAA, Base de données sur les tsunamis : https://www.ngdc.noaa.gov/hazel/view/hazards/tsunami/event-search

National Geographic, Tsunamis : https://education.nationalgeographic.org/resource/tsunamis/

Country Reports, Pays et risques naturels : https://www.countryreports.org

Programme mondial de volcanisme du Smithsonian (Krakatoa) : https://volcano.si.edu

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https://www.countryreports.org