Les états de mer : un état de l’art

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Les états de mer : un état de l’art

M. Parenthoën, J. Gourrion, J. Tisseau

AFIG 2003Paris, 3-5 décembre 2003

RV: systèmes complexes et interactivité …

Le marin, l’océanographe et l’infographiste

22/27/27

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Systèmes Complexes Interactifs et Temps Réel

sciences humaines

sciences physiques

informatique

simulation numérique

intelligence artificielle

[Temam 84][Gibson 79] [Fuchs 03]

réalité virtuelle

expériences réelles

[Vogel 88]

33/27/27

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Plan

• Le marin

• L’océanographe

• L’infographiste

• De la mer réelle à la mer virtuelle

• Présentation générale

… le point de vue du marin …

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La Mer des Marins

• Notion de plan d’eau hétérogène

[Saury 97]

• Affordances de la navigation

• Vocabulaire métier

[Moitessier 71] [Iachkine 00] [Stoffrengen 01]

55/27/27

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… affordances maritimes …

La Mer des Marins

Plan d’eau hétérogène

66/27/27

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La Mer des Marins

• Bathymétrie• Courants• Vents • Groupes de vagues

66/30/30 … éléments naturels …

77/27/27

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La Mer des Marins

Vocabulaire descriptif

[Iachkine 00][Mayençon 92][Sverdrup 47]

• risée ou rafale

• synoptiquemétéorologie

• mer de vent

• houleocéanographie

• courant

• haut-fondhydrographie

88/27/27

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La Mer des Marins

• Hétérogénéité

• Termes métier

… modéliser la mer des marins …


[Saury 97][Moitessier 71] [Stoffrengen 01]

99/27/27

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Plan

• Le marin





… phénoménologie physique de la mer …

1010/27/27

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.fr Analyse de FourierAnalyse de Fourier

La Mer des Océanographes

[Gerstner 1804] [Miles 77][Pierson 64] [Phillips 77][Tolmen 89][Hasselman 62]

Navier-Stokes

• Groupes de vagues et leur analyse

• Dynamique des états de mer

Navier-Stokesparticules spectres

gravité / capillarité

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[Robin 89][Sawnhey 62] [Longuet-Higgins 57, 86] [Komen 94]

Groupe de vagues

[Landau 60]

• Caractérisation expérimentale• Modélisation

etxatx txi ),(),(),( où txktx txtx ),(),(),(

xdtKd

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eteikonales :

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position :

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),( tXkK

onde : ),( ),( tXUKet

1212/27/27

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[Donelan 96][Chapron 95][Grossmann 84] [Peng 95]

Analyse en ondelettes

ondelette mère de Morlet 2D

[Arnéodo 95]

analyse multifractale déferlements

1313/27/27

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Dynamique des états de mer

• Génèse, croissance et propagation

• Interactions groupes/courants/bathymétrie

• Déferlements

… âge de la mer …

1414/27/27

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[Banner 98][WAMDI 88][Benney 66]

Vagues d’origine éolienne

[Mitsuyasu 68]

• Mers jeunes : interactions groupe/vent

• Mers vieilles : interactions groupe/groupe

[Donelan 94]

résonances

cinématique

4321 kkkk

4321 et

uc

* )',','(* wvu

zuvu a

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[Janssen 94]

compression des petits groupes par les crêtes des gros

1515/27/27

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[Lamb 32] [Bretherton 69]

Interactions groupe/courant/bathymétrie

[Phillips 77]

• Bathymétrie : réfraction dispersive

• Courant : réfraction et transport

conservation de l’action

conservation des crêtes

0tanh2

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EEEg

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[Ardhuin 01][Biesel 52]

1616/27/27

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[Grilli 01][Duncan 81][Phillips 85]

• Phase active

[Rapp 90][Longuet-Higgins 69][Whitam 74]

critères de déferlement : vitesse, accélération de particules, décollement de la couche d’air

fronts déferlants : zones de transfert d’action vent/groupe/déferlement

activité : conservation de l’action totale

Déferlements

1717/27/27

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[Reul 03][Monahan69]

Déferlements

[Banner 89] [Sharkov 95] [Melville 02][Liu 95]

relaxation des turbulences et de la mousse

absorption des vagues courtes

• Phase passive

1818/27/27

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… représenter la mer des marins …

[Reul 03][Monahan69] [Banner 89] [Sharkov 95] [Melville 02][Liu 95]

[Grilli 01][Duncan 81][Phillips 85][Rapp 90][Longuet-Higgins 69][Whitam 74]

[Lamb 32] [Bretherton 69] [Phillips 77] [Ardhuin 01][Biesel 52]


[Banner98][WAMDI88][Benney66][Mitsuyasu68] [Donelan94][Janssen94]

[Donelan 96][Chapron 95][Grossmann 84] [Peng 95][Arnéodo 95]

[Robin 89][Sawnhey 62][Longuet-Higgins 57, 86] [Komen 94][Landau 60]

• Interactions

groupesvents

déferlementscourants

bathymétrie

[Gerstner1804] [Miles77][Pierson64] [Phillips77][Tolmen89][Hasselman62]

• Groupes de vagues, déferlements

superposition de modèles

1919/27/27

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Plan

• Le marin





… animation 3D interactive de la mer …

2020/27/27

Par

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[Enright 02][Adabala 02][Perlin 85] [Kass 90]

La Mer des Infographistes

• Approche particulaire

• Approche spectrale

• Modèles récents

[Peachey 86][Max 81]

2121/27/27

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[Jeschke 03][Gonzato 00][Ts’o 87] [Gareau 97]


Approche particulaire [Gerstner 1804, Biesel 52]

[Fournier 86] [Lombardo 95]

point particule : mouvement d’un bouchon posé sur l’eau

Bathymétrie : plan de vagues (wave tracing)

Déferlements : critère de Stokes, systèmes de particules

2222/27/27

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[Tessendorf 01][Jensen 01][Mandelbrot 67]


[Mastin 87] [Premože 01]

point altitude : variation de la hauteur d’eau au-dessus d’un caillou

FFT inverse mer homogène

filtre océanographique sur bruit blanc

Approche spectrale [Hasselmann 62, Pierson 64]

2323/27/27

Par

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[Loviscach 03][Gomez 00] [Thon 00]


Modèles récents

[Chen 95] [Cieutat 03][Hinsinger 02]

• spectral + Navier-Stokes local : sillages, bouées ...

• niveau de détail / point de vue

• notion de plan d’eau hétérogène : VSK

• particulaire + spectral : bathymétrie + spectre large

2424/27/27

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Plan

• Le marin





… la mer : système complexe …

2525/27/27

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marin

océanographe

infographiste

résolution numérique de Navier-Stokes

marin virtuel

mer virtuelle

mer réelle

De la Mer Réelle à la Mer Virtuelle

… vers un nouveau modèle d’animation …

2626/27/27

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[Loviscach 03][Gomez 00] [Thon 00][Chen 95] [Cieutat 03][Hinsinger 02]

[Tessendorf 01][Jensen 01][Mandelbrot 67] [Mastin 87] [Premože 01]

[Jeschke 03][Gonzato 00][Ts’o 87] [Gareau 97][Fournier 86] [Lombardo 95]

[Enright 02][Adabala 02][Perlin 85] [Kass 90][Peachey 86][Max 81]

[Reul 03][Monahan69] [Banner 89] [Sharkov 95] [Melville 02][Liu 95]

[Grilli 01][Duncan 81] [Phillips 85] [Rapp 90][Longuet-Higgins 69] [Whitam 74]

[Lamb 32] [Bretherton 69] [Phillips 77] [Ardhuin 01][Biesel 52]

[Banner98][WAMDI88][Benney66] [Mitsuyasu68] [Donelan94] [Janssen94]

[Donelan 96][Chapron 95][Grossmann 84] [Peng 95][Arnéodo 95]

[Robin 89][Sawnhey 62] [Longuet-Higgins 57, 86] [Komen 94][Landau 60]

[Gerstner1804] [Miles77][Pierson64] [Phillips77] [Tolmen89][Hasselman62]


[Saury 97][Moitessier 71] [Stoffrengen 01]

De la Mer Réelle à la Mer Virtuelle

• Plan d’eau hétérogène phénomènes localisés

• Physiquement crédible

• Médiation d’un langage métier

groupes de vagues, déferlements, vents, courant, bathymétrie

entités énergétiques en interaction création, onde, action, transport

interactivité pour la spécification du plan d’eau

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Par

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Les états de mer : un état de l’art

M. Parenthoën, J. Gourrion, J. Tisseau

AFIG 2003Paris, 3-5 décembre 2003

Merci.

Le marin, l’océanographe et l’infographiste

Documents

Les états de mer : un état de l’art