La prévision météorologique sur les zones littorales Vigilance Vagues-Submersion et modèles océaniques

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1 La prévision météorologique sur les zones littorales Vigilance Vagues-Submersion et modèles océaniques Patrick Santurette, Division Marine et Océanographie Direction de la Prévision, Météo-France avec l aide de Didier Jourdan, SHOM, co-chef de projet HOMONIM

2 Sommaire Niveau marin, surcote, submersion marine La modélisation : niveau marin, vagues La VVS à Météo-France

3 Submersion marine niveau marin, surcote

4 Le phénomène vagues-submersion Vagues / houle Fortes vagues = facteur aggravant La marée astronomique (prédictible) Surcote due au vent fort et à la baisse de pression atmosphérique Littoral vulnérable Variations de niveau d eau «instantané» : résultent de la combinaison d une marée «astronomique» (prédite par le SHOM), d une surcote d origine «météorologique» et de l état de mer (+ localement les apports fluviaux).

5 Facteurs autres qu astronomiques influençant le niveau de la mer Pression atmosphérique : effet quasi «immédiat», communiqué sur toute la colonne d eau surcote quand Pressionatmo < 1013 hpa. Vent : tension de surface de la mer, se communique progressivement horizontalement et sur la profondeur, en générant un courant «de dérive» afflux (surcote) ou reflux (décote) d eau à la côte. Déferlement des vagues : côtes exposées à la houle. Bathymétrie et configuration de la côte : remontée des fonds (plateau continental) et «piégeage» dans les baies ou estuaires concourent à amplifier les surcotes. Autres : débits de rivières, variations de température ou de salinité Et : aménagements littoraux et variation «climatologique» du niveau moyen des océans.

6 Ex. effet du vent et de la pression atmosphérique Vent+pression Pression seule Cyclone Hugo, 1989, Guadeloupe Vent seul

7 Autre aspect très important : les zones vulnérables Atlas des zones basses (MEDDTL)

8 Interaction surcote-marée supposée Source : Rémi Caspar Dieppe : maximum du courant de marée montante vers 21 h : interaction courant de marée et courant de surcote = surcote > 1,20 m.

9 Modélisation des vagues et du niveau marin

10 Dispositif pour la VVS Amélioration de la modélisation pour le dispositif VVS construite : sur une volonté et un projet communs des 2 établissements nationaux à mission opérationnelle (SHOM et Météo-France), dans les domaine de l océanographie et de la météorologie. autour de 4 actions structurantes Observations et Bathymétrie Modélisation opérationnelle des états de mer à la côte Modélisation opérationnelle des surcotes Travaux prospectifs Modélisation couplée, très haute résolution, modélisation sur zones à enjeux Modélisation régionale des surcotes 3D Autres débouchés : Données d entrée à des modèles estuariens et fluviaux (exemple estuaire de la Gironde) Données d entrée à des modèles de débordement 10

11 1. Observations Densifier le réseau d observations marégraphiques Implantation de 3 nouveaux marégraphes L herbaudière : installé (2014) Mimizan : installé (2014) Diélette : en 2015 Mise à niveau transmission temps réel de 13 stations supplémentaires (façade atlantique) Balises satellites Météosat Données sur réseau SMT/GTS Dielette L Herbaudièr e Mimizan» 11

12 2. Bathymétrie Réaliser les produits MNT bathymétriques nécessaires à la modélisation MNT qualifiés et de résolution adaptée à la modélisation côtière et littorale du niveau d eau et des états de mer Gamme homogène multi-échelle : régionale : MNT Atl. et Med. à Moy Résol. 500 m façade : MNT Atl. et Med. Hte Résol. 100 m zone à enjeux : MNT Pertuis charentais à Très Hte Résol. 20 m 12

13 3. Modélisation des hauteurs d eau et surcotes Développer des configurations opérationnelles pour la prévision des surcotes Démarche d inter-comparaison» : plusieurs modèles vs chaînes existantes simulation longue 1 an + 22 tempêtes capacité à reproduire la marée et surcote (vs observations) Configurations HYCOM 2D (SHOM) retenues emprises : 2 domaines, Atlantique-Man. et Méditerranée 4 runs par jour, forçages Arome, Arpège, CEP Grille curviligne : de 500 m à 1,8 km à la côte Forçage à la frontière de la marée (17 composantes) bathymétrie : 500 m friction de fond optimisée variable en Atl. / constante en Med. 13

14 3. Modélisation des hauteurs d eau et surcotes Nouvelle modélisation des surcotes, mise en exploitation opérationnelle le 14/01/ au 06/02/ h00 : tempête «Petra» Mercredi 5 février PM du matin Hauteur totale = 5.55 m Surcote 0,6 à 0.8 m Diff (htot PHMA) = -0.4 m PHMA= 5.93 m 14

15 Modèles de vagues Météo-France Résol. Spatiale Résol. Spectrale Forçage Nbre runs / jour Global 0,5 Régional 0,1 Côtier 0,025 avec assimilation de données 18 secteurs de 20, 12 classes de fréquence Arpege + CEP 5+2 Arpege + CEP 5+2 Arome (2,5 km) 5 + versions outre-mer (Réunion, Antilles/Guyane, Polynésie, Nouvelle-Calédonie) En plus, pour les prévisionnistes : modèles du CEPMMT

16 4. Vagues : vers le côtier : projet HOMONIM (SHOM, Météo-France) 04 / 12 / / 02 / Augmentation de la résolution à l'approche de la côte ; - Prise en compte d une physique adaptée aux eaux peu profondes (déferlement) Passage opérationnel à Météo-France février 2015.

17 Cherbourg, 13 Mars 2008 (photo Port de Cherbourg) La Vigilance Vagues-Submersion Etretat 1990 (cl

18 Contexte Dispositif interministériel d avertissement et d aide à la décision destiné aux autorités et à l information du public (Météo-France, INVS, SCHAPI, SHOM) En amont des dispositifs d alerte et de mobilisation par les autorités Echelle départementale (état de l art en prévision) et 1er niveau d avertissement pour PCS Concernant état de la mer : Des événements dramatiques de submersions rapides Mars 2008 : tempête Johanna (Bretagne) Février 2010 : tempête Xynthia (Charente M., Vendée) ; RETEX Xynthia (bulletins ATFV), confirme que les prévisions météoocéaniques sont de qualité suffisante pour contribuer à la gestion ce type d événement Une vigilance «vagues-submersion» (VVS) est faisable à cette échelle (littoral d un département) Action Météo-France, SHOM, Ministère de l'écologie et Ministère de l'intérieur Travaill en collaboration (partenaire SHOM, compétences existantes, données disponibles ) Démarche et plan d action de l État VVS dans le Plan Submersions Rapides (PSR)

19 Le réseau d experts de la VVS Météo-France dispose : - de moyens d observation en mer et à la côte en temps réel, - de prévisions atmosphériques et d état de la mer (modèles numériques). Le SHOM (Service Hydrographique et Océanographique de la Marine) fournit : - les prédictions de marée, - son expertise en hydrodynamique côtière, - des observations du niveau de la mer en temps réel, - des informations relatives aux niveaux extrêmes et à la bathymétrie (profondeur de l océan). À Météo-France, les prévisionnistes marine étudient ces données et produisent des bulletins d expertise sur les états de la mer et sur le niveau marin. Ils apportent leur compétence spécifique marine aux productions de la vigilance. C est à l issue de cette chaîne d expertise que le niveau de la vigilance vagues-submersion est défini et que sont produits les bulletins de suivi.

20 Mise en place : méthode et limites Pour chaque département recherche, collecte, synthèse d'informations variées : Recensement des sites d observation marégraphique et collecte de données physiques et climatologiques (SHOM, CETMEF) Identification des points sensibles du littoral et des événements remarquables (observations, conséquences), avec l'appui des services territoriaux de MétéoFrance et de différents services de l'etat (DREAL, DDTM, Préfectures ). Caractérisation des aléas marins de référence associés aux événements remarquables, pour établir des critères de vigilance. Difficultés : phénomène complexe avec interactions (marée + surcote + vagues). Nécessité d une modélisation sophistiquée Rejeu de nombreuses situations

21 Le visuel de la VVS Échelle : littoral départemental Vert non représenté Liseré coloré jaune, orange ou rouge pictogramme en orange et rouge Date de mise en opérations : 3 octobre 2011

22 Bulletins de suivi vigilance Les bulletins de suivi sont destinés au grand public et aux institutionnels (texte à deux niveaux) Contenu : Événement Localisation Qualification de l événement Faits nouveaux Description (situation actuelle et données observées, évolution prévue, informations complémentaires) Conséquences possibles (DGPR) Conseils de comportement (DGSC) Déclinaisons régionales et nationale du bulletin de suivi

23 Organisation opérationnelle de la VVS Une production des prévisionnistes de Météo-France, sur la base des éléments d'expertise des prévisionnistes marine. Chef Prévisionniste Marine Météo-France Responsable de l expertise et du choix de la couleur VVS. Rédaction d un bulletin d expertise dès le niveau jaune. Chef Prévisionniste Régional Intègre les éléments du bulletin VVS dans le bulletin de suivi régional. Contact avec les autorités, COZ, etc. Chef Prévisionniste Central Coordonne la vigilance et intègre les éléments du bulletin VVS dans le bulletin de suivi national. Contact avec autorités, COGIC, etc.

24 Bilan : VVS Littoral Atlantique et Manche 23 épisodes de VVS orange d octobre 2011 à août 2014, dont 17 ont concerné le littoral Atlantique et Manche : Zone Nord : 1 seul épisode Zone Ouest : 13 épisodes Zone Sud-Ouest : 8 épisodes Un hiver 2013 / 2014 particulièrement Bilan hiver 2013/2014 Manche/Atlantique Zone de défense Ouest tempétueux 14 épisodes de VVS orange pour Manche-Atlantique de novembre 2013 à début mars 2014

25 Le principe de l expertise VVS Étude croisée du niveau marin et de l état de la mer au large La mer : l'intensité de la marée astronomique, les ondes de tempête, phasage de la valeur maximale de l'onde de tempête avec la marée haute. Vagues : la mer du vent, la houle, la hauteur significative, période, puissance des vagues, la réfraction sur la côte.. Vent : direction et force (Vent fort >30/35 kt perpendiculaire à la côte, facteur aggravant). Vulnérabilité de la côte : bathymétrie, type et orientation de la côte, événements passés.

26 Exemple de critères : le département 17 Xynthia Martin Klaus * 11/2010 * : pleine mer et surcote en opposition de phase Première ébauche de choix de couleur à partir d un tableau à 2 entrées : Prévision de hauteur d eau totale au point modèle le plus proche d un point de référence (ici La Rochelle La Pallice, pour la Charente-Maritime) Prévision de hauteur significative des vagues au point modèle le plus proche du point de référence (idem) Puis choix de la couleur intégrant l expertise des prévisionnistes (synthèse des critères et des éléments spécifiques à la situation et au littoral concerné) Phénomène complexe : outils graphiques d aide à la décision

27 Outil de diagnostic VVS Interface de travail des chefs- prévisionnistes marine pour la VVS (étude et diffusion des éléments de la VVS, texte et couleurs). Permet de visualiser la page de texte à droite et les tableaux de seuils Permet de faire varier les modèles choisis en entrée, l état de la mer et les surcotes.

28 Pistes d amélioration : ex. Loire-Atlantique Tempête Nadja (1er-2 février 2014), Loire-Atlantique «Bonne chronologie des événements, mais la Loire-Atlantique étant à l abri de la houle de nord-ouest, la VVS ne s est pas confirmée» Proposition de Nouveaux seuils Seuils actuels

29 Perspectives en modélisation Projet Homonim SHOM Météo France Amélioration du modèle Hycom 2D Amélioration bathymétrie en Méditerranée Expérimentation de la prévision d ensemble Prise en compte des états de mer pour la surcote Amélioration des prévisions de vagues à la côte Gestion des «bancs découvrants» A plus long terme : Extension à l outre-mer (vagues côtières, surcote résol. ~1 km) Raffinement pour zones à enjeux (pertuis charentais) : modèles couplés surcote vagues Expérimentation de la 3D, notamment en Méditerranée

30 Merci de votre attention