Tsunami amplification phenomena.

Résumé Cette thèse est divisée en quatre parties. Dans la première, je vais présenter notre travail sur le run-up des vagues longues et sur les phénomènes d’amplification par résonance. Grâce à des simulations numériques basées sur les équations en eau peu profonde non-linéaires, nous montrons que dans le cas des vagues monochromatiques d’incidence normale sur une plage inclinée, une amplification résonante du run-up se produit lorsque la longueur de la vague d’entrée est 5.2 fois plus grande que la longueur de la plage. Nous montrons également que cette amplification résonante de run-up peut être observée à partir de plusieurs profils de vagues. Cependant, l’amplification résonante du run-up n’est pas limitée aux plages inclinées infinies. En faisant varier le profil bathymétrique, la résonance est également présente dans le cas de bathymétries linéaires par morceaux et pour des bathymétries réalistes. Dans la deuxième partie, je présente une nouvelle solution analytique pour étudier la propagation des tsunamis générés par une source non ponctuelle sur une profondeur constante en utilisant la théorie des vagues en eau peu profonde linéaires. La solution, qui repose sur la séparation des variables et sur une double transformée de Fourier dans l’espace, est exacte, facile à mettre en œuvre et permet l’étude d’ondes de formes réalistes comme les ondes en forme de N (N–waves). Dans la troisième partie, j'étudie l’effet de protubérances localisées sur la génération de vagues longues. Même lorsque le déplacement final est connu grâce à l’analyse sismique, le plancher océanique qui se déforme peut avoir du relief comme des montagnes et des failles. On étudie analytiquement l’effet de la bathymétrie sur la génération des vagues de surface, en résolvant les équations en eau peu profonde linéaires avec for. Nous constatons que quand la hauteur du rebord augmente, le piégeage partiel de la vague permet de réduire la hauteur des vagues dans le champ lointain, tout en l’amplifiant au-dessus du rebord. Je vais aussi présenter brièvement une solution de la même équation forcée au-dessus d’un cône. Enfin, dans la dernière partie, nous verrons si les petites îles peuvent protéger les côtes proches de tsunamis comme il est largement admis par les communautés locales. Des découvertes récentes sur le tsunami des îles Mentawai en 2010 montrent un run-up amplifié sur les zones côtières derrière de petites îles, par rapport au run-up sur les lieux adjacents, qui ne sont pas influencés par la présence des îles. Nous allons étudier les conditions de cette amplification du run-up en résolvant numériquement les équations en eau peu profonde non-linaires. Le dispositif expérimental est régi par cinq paramètres physiques. L’objectif est double: Trouver l’amplification maximale du run-up avec un nombre minimum de simulations. Nous présentons un plan d’expériences actif, récemment mis au point et basé sur les processus Gaussiens, qui réduit considérablement le coût de calcul. Après exécution de deux cents simulations, nous constatons que dans aucun des cas considérés l’île n’offre une protection à la zone côtière derrière elle. Au contraire, nous avons mesuré une amplification du run-up sur la plage derrière elle par rapport à une position latérale sur la plage non directement affectée par la présence de l’île. Cette amplification a atteint un facteur maximal de 1.7. Ainsi, les petites îles à proximité du territoire continental agissent comme des amplificateurs des vagues longues dans la région directement derrière elles et non comme des obstacles naturels comme il était communément admis jusqu’ici.