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Yann LEREDDE1, Héloïse MICHAUD1,2, Patrick MARSALEIX2, Claude ESTOURNEL2
Novembre 2009 1
1. Géosciences Montpellier2. LA Toulouse
Yann.Leredde @[email protected]
Courants induits par les houles en zones littorales et pré-littorales
La station BESSète
Station météo
Bouée Datawell
ADCP BESSète
sous 70 m de fond
12/02 16/02 20/02 24/02 28/02 04/03 08/03 12/03 16/03 20/03 24/03 28/03
0
5
heig
ht (m
)
significant wave height
bouee adcp
12/02 16/02 20/02 24/02 28/02 04/03 08/03 12/03 16/03 20/03 24/03 28/03
direction du vent taille des traits proportionelle à la direction nord vers le haut
Nord15 m/s
Ouest
Nord
Sud
Ventà Sète
Série temporelle de données mesurées entre le 12 février et le 25 mars 2007. (a)Vents à la station météorologique de Sète(b) Hauteur significative de la houle mesurée à la station BESSète, (c) Courants mesurés à la station BESSète.
Série temporelle de données mesurées entre le 12 février et le 25 mars 2007. (a)Vents à la station météorologique de Sète(b) Hauteur significative de la houle mesurée à la station BESSète, (c) Courants mesurés à la station BESSète.
Période Janvier-Mars 2007
www.surf-report.com
Collioure (66) le 18 février 2007
12/02 16/02 20/02 24/02 28/02 04/03 08/03 12/03 16/03 20/03 24/03 28/03
0
5
heig
ht (m
)
significant wave height
bouee adcp
Vent SE
5
Mesures Modélisation
Série temporelle de données mesurées entre le 12 février et le 25 mars 2007. (a)Vents à la station météorologique de Sète, (b) Hauteur significative de la houle mesurée à la station BESSète, (c) Courants mesurés à la station BESSète.
Courants simulés à la station BESSète entre le 12 février et le 25 mars 2007 par le modèle Symphonie.
Tempête du 18 février 2007
Profils verticaux de vitesses observées et simulées le 18
février 2007
-0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 00
10
20
30
40
50
60
Dis
tanc
e au
des
sus
du f
ond
(m)
Vitesse(m/s)
uobs
vobs
usim
vsim
Impacts sur les transports sédimentaires
pendant les tempêtes
Impacts sur les transports sédimentaires
pendant les tempêtes
Vents de Sud-Est modérés
(localement 10 à 15 m/s)
Vents de Sud-Est modérés
(localement 10 à 15 m/s)
Très forts courants mesurés sur le
plateau||U|| > 0,8 m/s
Très forts courants mesurés sur le
plateau||U|| > 0,8 m/s
Courants simulés sous-estimés (<
0,5 m/s)
Courants simulés sous-estimés (<
0,5 m/s)
Ajouter les effets de la houle dans le
modèle ?
Houle forte ( Hs> 5m)
Houle forte ( Hs> 5m)
Septembre-Novembre 2008:la station Aresquiers
Station météo
Bouée Datawell
ADCP BESSète
ADCP Aresquiers
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3Vitesse près du fond
ufond
vfond
Vitesse près du fond (1,6 mètres au dessus du fond)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
temps (j)
Hs
(m
)
Hauteur significative de la houle
1er nov
-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Velocity (m/s)
De
pth
(m
bs
f)
u
v
Profil vertical devitesse à l’apex de la tempête, le 1er nov. 2008
Vent:15 m/sSud-Sud-Est
Houle:Hs = 3,6 mTp = 10 sDp de Sud-Est
Peut-on mettre en évidence de tels courants (« liés à des épisodes de houle ») ?
• sur le plateau du golfe de Gascogne ?
• à des profondeurs comprises entre L/2 (« limite d’action des vagues »)et H/0,78 (« profondeur de déferlement »)
avec H hauteur et L longueur d’onde de la houle
Lien avec Epigram ?
Nouvelles de la manip Biscarosse ?
Transferts de Quantité de mouvement à l’échelle pré-littorale ?
Houle
Sédiment
Vent
Courants
Vagues
Littoral Côtier
pression
?
L’approche « tensions de radiation »Tensions de radiation = flux supplémentaire de
moment lié à la présence des vagues
15
Représentation des variations de pression liées aux vagues : explication physique de la notion de tensions de radiation (d'après Longuet-Higgins et Stewart, 1962). Où Uorb est la vitesse orbitale des vagues, ρUorb² le flux de moment lié à la présence des vagues et Pw la pression en présence de vagues
Approche par tensions de radiations (Phillips 1977) dans les équations de conservation barotropes
Où :
16Extension en 3D: Mellor (2003)
Première implémentation Cléa Denamiel (2006)dans le modèle Symphonie
3 m above bottom currents 3 m above bottom currents in the Banyuls Bay the 12 in the Banyuls Bay the 12
november 1999 at 18 h november 1999 at 18 h (climax of the storm) (climax of the storm)
SYM
PHO
NIE
mod
el
Stok
es v
eloc
ities
(REF
DIF)
S-SW
ELL
mod
el
Thèse Cléa DENAMIEL
~10 km
Dans la baie de Banyuls…
3D Coastal circulation model : Symphonie (SY)
Sediment transport model
Nearshore wave model : SWAN
Wind-wave generation and propagation model : WW3
Atmospheric Model: ALADIN
Thèse Héloïse Michaud (2008-11)
Travail de thèse de Héloïse Michaud
- Tests sur différents cas académiques de différentes paramétrisations
- Symphonie SY with exponential profile- SY with square exponential profile- SY with uniform profile- SY with Mellor profile- Shorecirc
Exemple:
Simulations génération/propagation des vaguesModèles WW3 et SWAN
20
Travail de thèse de Héloïse Michaud
Hauteur significative de la houle à Sète du 27/10/08 au 5/11/08
Tempête
Septembre-Novembre 2008
21Force de gradients de tension de radiation
intégrée sur la verticale
Vitesse de Stokes intégrée sur la verticale
22
Courant intégré sur la verticale le 3/11/08 à 6h
Courant en surface le 3/11/08 à 6h
Du golfe d’Aigues-Mortes à Biscarosse…
Bathymétrie originale(remerciements à N. Bruneau)
Domaine de modélisationBiscarosse (Landes)
Bathymétrie originale(remerciements à N. Bruneau) Bathymétrie utilisée pour
limiter les effets de bord
Domaine de modélisationBiscarosse (Landes)
Amplitude Houle
Amplitude houle WSWSimulation SWAN
Amplitude houle WNWSimulation SWAN
Vstokes de surfaceHoule de WNW(SWAN)
Vitesses de Stokes
Vstokes de surfaceHoule WSW(SWAN)
Résultats Symphonie-S (après 12h)Houle WSW
Surface Fond
Résultats Symphonie-S (après 12h)Houle de WNW
Surface Fond
Elevation de la surface libre (cm)
Houle WNWHoule WSW
Perspectives:
Ardhuin, Bennis … montrent aujourd’hui les défauts théoriques et conceptuels de l’approche par gradients de tensions de radiation 3D
Bennis, 2010: Mise à disposition d’équations implémentables:
Houle
Vent
Courants
Vagues
Implémentationdans Symphonie
a - aw
aw
oc
OrganisationPropagation
Perspectives EPIGRAM
Phase 2: Simulations « réalistes » pour la période et la zone observée (manip Biscarosse)
Objectifs: Valider (ou invalider) les modèles développés. Comprendre les processus.Mettre en évidence les problèmes de modélisation, de paramétrisation.
Deadline: fin 2010
Phase 3: Retour vers des simulations académiques pour des cas de houles typiques de tempête (de période de retour décennales et centennales).
Objectif: Prévoir les zones potentielles (sur le plateau interne) de courants induits par la houle lors des tempêtes atlantiques
Cas des tempêtes de janvier 2009 et février 2010 ? Lien avec le thème « Circulation induite par le vent »
Deadline: mi 2011
