Courants induits par les houles en zones littorales

Courants induits par les houles en zones littorales et pré-littorales Yann LEREDDE 1, Héloïse MICHAUD 1, 2, Patrick MARSALEIX 2, Claude ESTOURNEL 2 1. Géosciences Montpellier 2. LA Toulouse Yann. Leredde @gm. univ-montp 2. fr Heloise. michaud@gm. univ-montp 2. fr Novembre 2009 1

La station BESSète Station météo Bouée Datawell ADCP BESSète sous 70 m de fond

Période Janvier-Mars 2007 Vent à Sète Nord 15 m/s Ouest Nord Sud 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.

www. surf-report. com Collioure (66) le 18 février 2007

Tempête du 18 février 2007 Mesures 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. Modélisation Vent SE Courants simulés à la station BESSète entre le 12 février et le 5 25 mars 2007 par le modèle Symphonie.

Vents de Sud-Est modérés (localement 10 à 15 m/s) Très forts courants mesurés sur le plateau ||U|| > 0, 8 m/s ? Houle forte ( Hs> 5 m) Courants simulés sous-estimés (< 0, 5 m/s) Profils verticaux de vitesses observées et simulées le 18 février 2007 Ajouter les effets de la houle dans le modèle ? Impacts sur les transports sédimentaires pendant les tempêtes

Septembre-Novembre 2008: la station Aresquiers Station météo Bouée Datawell ADCP BESSète ADCP Aresquiers

Hauteur significative de la houle 1 er nov Vitesse près du fond (1, 6 mètres au dessus du fond)

Profil vertical de vitesse à l’apex de la tempête, le 1 er nov. 2008 Vent: 15 m/s Sud-Est Houle: Hs = 3, 6 m Tp = 10 s Dp de Sud-Est

Lien avec Epigram ? 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 Nouvelles de la manip Biscarosse ?

Transferts de Quantité de mouvement à l’échelle pré-littorale ? Vent Vagues pression Houle ? Littoral Courants Côtier Sédiment

L’approche « tensions de radiation » Tensions de radiation = flux supplémentaire de moment lié à la présence des vagues 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 15

Approche par tensions de radiations (Phillips 1977) dans les équations de conservation barotropes Où : Extension en 3 D: Mellor (2003) Première implémentation Cléa Denamiel (2006) dans le modèle Symphonie 16

Stokes velocities (REFDIF) SYMPHONIE model Dans la baie de Banyuls… S-SWELL model ~10 km 3 m above bottom currents in the Banyuls Bay the 12 november 1999 at 18 h (climax of the storm) Thèse Cléa DENAMIEL

Thèse Héloïse Michaud (2008 -11) Atmospheric Model: ALADIN 3 D Coastal circulation model : Symphonie (SY) Wind-wave generation and propagation model : WW 3 Nearshore wave model : SWAN Sediment transport model

Travail de thèse de Héloïse Michaud - Tests sur différents cas académiques de différentes paramétrisations Exemple: - Symphonie SY with exponential profile - SY with square exponential profile - SY with uniform profile - SY with Mellor profile - Shorecirc

Travail de thèse de Héloïse Michaud Simulations génération/propagation des vagues Modèles WW 3 et SWAN Septembre-Novembre 2008 Tempête Hauteur significative de la houle à Sète du 27/10/08 au 5/11/08 20

Force de gradients de tension de radiation intégrée sur la Vitesse de Stokes intégrée sur la verticale 21

Courant intégré sur la verticale le 3/11/08 à 6 h Courant en surface le 3/11/08 à 6 h 22

Du golfe d’Aigues-Mortes à Biscarosse…

Domaine de modélisation Biscarosse (Landes) Bathymétrie originale (remerciements à N. Bruneau)

Domaine de modélisation Biscarosse (Landes) Bathymétrie originale (remerciements à N. Bruneau) Bathymétrie utilisée pour limiter les effets de bord

Amplitude Houle Amplitude houle WSW Simulation SWAN Amplitude houle WNW Simulation SWAN

Vitesses de Stokes Vstokes de surface Houle WSW (SWAN) Vstokes de surface Houle de WNW (SWAN)

Résultats Symphonie-S (après 12 h) Houle WSW Surface Fond

Résultats Symphonie-S (après 12 h) Houle de WNW Surface Fond

Elevation de la surface libre (cm) Houle WSW Houle WNW

Perspectives: Ardhuin, Bennis … montrent aujourd’hui les défauts théoriques et conceptuels de l’approche par gradients de tensions de radiation 3 D Bennis, 2010: Mise à disposition d’équations implémentables: Vent Vagues aw a - aw Organisation Propagation Houle oc Courants Implémentation dans Symphonie

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