Yann LEREDDE1, Héloïse MICHAUD1,2, Patrick MARSALEIX2, Claude ESTOURNEL2

Novembre 2009 1

1. Géosciences Montpellier2. LA Toulouse

Yann.Leredde @gm.univ-montp2.frHeloise.michaud@gm.univ-montp2.fr

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