M2 PSE, syllabus de cours

Pour les étudiants de SeaTech

UE36b Environnement II ( 8 ects, 78 h)

Énergies renouvelables (15h, Philippe Fraunié)

Objectif: présenter la notion d'énergie renouvelable dans le contexte général du développement durable (disponibilité des ressources naturelles, coût, nuisances et changement climatique). Dans le contexte du master, ce cours pluridisciplinaire insistera sur les aspects de la physique inhérents au bilans énergétiques, à la géophysique du climat et aux applications hydrauliques, marines, éoliennes et photo­voltaïques et les problématiques technologiques afférentes (dimensionnement des installations, stockage, régulation...). Ce cours motivera un compte rendu des étudiants dans le cadre d’un mini projet personnel. 

Plan du cours 

• 1) Les différentes formes d’énergie, leur disponibilité et leurs transformations • 2) Coût et Impact environnemental des différentes transformations d’énergie • 3) Gestion de l’énergie : Distribution et stockage. Intermittence de production 

et de consommation. • 4) L’énergie solaire thermique et photovoltaïque, la géothermie • 5) L’énergie éolienne • 6) L’énergie éolienne offshore • 7) L’énergie marine renouvelable : courants (hydroliennes, marémotrices), 

géothermique, haline et de la houle. • 8) Potentiel intégré et avenir des énergies renouvelables. 

Houles et ondes longues (21 h, Vincent Rey)

Ce cours constitue une introduction générale à la physique et à la modélisation des vagues océaniques et, plus spécialement, des vagues dans le milieu côtier et littoral. Contenu du cours: Présentation ­ Houle irrotationnelle en profondeur finie ­ Equations du moment ­ Tensions de radiation ­ Courants littoraux ­ Spectre des vagues ­ Génération des vagues et développement du spectre ­ Cinématique et énergétique de la réfraction ­ Modélisation des interactions avec le fond ­ Diffraction de la houle. 

Transport sédimentaire (21 h, Vincent Rey)

Rappel des équations de la circulation littorale forcée par les marées, les courants et les houles ­ Formulations du transport des sédiments et illustration sur des exemples de transports de sédiments dominés par la suspension, le charriage ou par les deux modes de transport ­ Evolutions bathymétriques et du trait de côte et modélisation avec des approches physiques et numériques dépendantes des échelles d'espace et de temps; rôle de la houle et de sa transformation en zone de déferlement ; ondes infra­gravitaires. 

Interactions océan­atmosphère (21 h, Jacques Piazzola)

Ce cours introduit les concepts physiques et de modélisation des flux de masse, matière et énergie à l’interface air­mer, des échelles de la vague (y compris déferlante) à celle des modélisations couplées océan – atmosphère (formulations « bulk » basées sur le modèle de Monin Obukhov). 

UE35a/b Outils de modélisation (8 ects, 63 h)

Méthodes temps­fréquences pour la géophysique (15 h, Charles­Antoine Guérin)

Modélisation numérique en océanographie (18 h, Yann Ourmières)

Contenu      :

Partie 1 : Rappel sur les discrétisations aux différences finies ; Etude de validité desschémas ; méthodes de résolution numérique (méthodes directes/itératives) ; quelquesexemples de méthodes numériques avancées (rappel sur les équations différentielleselliptiques/hyperboliques/paraboliques   ,   autres   schémas,   diffusion   numérique,schémas TVD).

Partie 2 : la modélisation spécifique à l'océanographie : équations de Navier­Stokes ;turbulence et fermeture ; discrétisation horizontale (grille Arakawa) et verticale ; Toitrigide   (Rigid­lid) ;   séparation   des   modes   (mode   splitting) ;   OBC ;   Erreurs   demodélisation.

Partie   3 :   Présentation   du   modèle   de   circulation   océanique   général   NEMO ;Présentation du modèle de circulation océanique général ROMS ; Travaux pratiquesavec ROMS.

Objectif      :­   Comprendre   et   faire   le   lien   entre   les   connaissances   théoriques   relatives   à   ladynamique océanique et les modèles de circulation océanique.

­ Apprendre et maitriser le coeurs physique des modèles, les méthodes numériquesprincipales   associées   ainsi   que   les   étapes   de   préparation   /   validation   d'uneconfiguration numériques.­ Savoir prendre en main un modèle tel que ROMS (préparation de la configuration,exécution du code, traitement des résultats et visualisation)   

Pré­requis      :­ connaissances en océanographie dynamique­ connaissances en mécanique des fluides

Assimilation de données (15 h, Anne Molcard/Yann Ourmières)

Objectifs: Une partie théorique avec la description des principaux algorithmes d'assimilation de données utilisées en océanographie physique. Une partie pratique avec une application à l'assimilation de bouées dérivantes dans une modèle quasi­geotrophique. 

Systèmes de télédétection (15 h, Charles­Antoine Guérin)