Modélisation de la dépendance entre la marée et la surcote météorologique pour l'estimation des niveaux marins extrêmes en sites à fort marnage

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1 Modélisation de la dépendance entre la marée et la surcote météorologique pour l'estimation des niveaux marins extrêmes en sites à fort marnage Xavier Kergadallan 12, Michel Benoit 23, Pietro Bernardara Cerema, Plouzané, France 2. Université Paris-Est, Laboratoire d'hydraulique Saint-Venant, Chatou, France 3. EDF R&D Laboratoire National d'hydraulique et Environnement (LNHE), Chatou, France 4. EDF Energy R&D UK Centre, London, United Kingdom. Paris, le 3 février 2016 Paris, du 2 au 4 février 2016

2 Objectifs Objectif scientifique Modélisation de la dépendance marée/surcote dans l analyse statistique des valeurs extrêmes de niveau d eau en Mer du Nord, Manche et Atlantique (MdN M ch A tl ) Objectif opérationnel Définition d un niveau marin de référence (MdN M ch A tl ) Mise à jour des rapports SHOM et Cetmef [2008, 2012] 2

3 Sommaire Rappels État de l art Données d entrée Estimation des niveaux d eau RJPM [Tawn et Vassie, 1989] Modélisation de la dépendance surcote/marée Conclusion 3.

4 Rappels Niveau d eau = Marée + Surcote météorologique Marnage Méditerranée : Faible (~40cm) Prédictions (marée) Observations Surcote météorologique Marégraphe de Brest MdN M ch A tl : Important (Vives Eaux 3.7 à 10.7m) Surcote PM Surcote météorologique de pleine mer 4

5 État de l art État de l art : MdN M ch A tl : Convolution surcote/marée aux moments de pleine mer (PM) Décomposition surcote/marée : Revisted Joint Probability Method (RJPM) [Tawn et Vassie, 1989] Indépendance de la surcote météorologique avec la marée Moments de PM : [Simon, 1996] (MdN M ch A tl ) Rapport SHOM et Cetmef [2008,2012] => Surestimation apparente des niveaux d eau? 5

6 État de l art Marée de Pleine mer Convolution surcote / marée (RJPM) Nb occurrences Marée (m NGF) 6 Marée

7 État de l art Marée de Pleine mer Convolution surcote / marée (RJPM) Convolution marée / surcote Nb occurrences Marée (m NGF) Nb occurrences Surcote de Pleine mer Surcote (m) 7

8 État de l art Marée de Pleine mer Convolution surcote / marée (RJPM) Surcote de Pleine mer Nb occurrences Marée (m NGF) Nb occurrences Surcote de Pleine mer 8 Surcote (m) Loi GPD :

9 État de l art Marée de Pleine mer Convolution surcote / marée (RJPM) Nb occurrences Marée (m NGF) Nb occurrences Surcote de Pleine mer Niveau (m NGF) Niveau de Pleine mer Surcote (m) 9 Période de retour (années)

10 Données d entrée Observations de niveaux d eau SHOM [REFMAR] Données horaires Aux ports de référence (durée 10 ans) Prédictions de marée SHOM [SHOMAR] Données horaires Préparation des données Correction de l eustatisme MdN M ch A tl : calcul des surcotes PM 10

11 Estimation des niveaux d eau RJPM [Tawn et Vassie, 1989] Convolution Surcote / Marée Dieppe + Obs. RJPM --- RJPM IC90% Bayonne + Obs. RJPM --- RJPM IC90% Estimation des niveaux marins extrêmes avec et sans l action des vagues le long du littoral métropolitain. 11

12 Estimation des niveaux d eau Dépendance marée / surcote 2 hypothèses Dépendance saisonnière Dépendance en amplitude Marée Q99 % Dieppe Surcote PM (m) Dieppe Q99% --- IC70 % Q98% --- IC70 % J F M A M J J A S O N D Surcote PM Q99 % J F M A M J J A S O N D Marée PM (m NGF)

13 Estimation des niveaux d eau Dépendance marée / surcote Dépendance saisonnière : (1) méthode saisonnière RJPM modifiée avec 13

14 Estimation des niveaux d eau Dépendance marée / surcote Dépendance en amplitude : (2) méthode Dixon et Tawn Normalisation des surcotes avant l ajustement statistique des valeurs extrêmes RJPM modifiée Par bandes : Q98% Q99%-Q98 % avec 14

15 Estimation des niveaux d eau Dépendance marée / surcote Dépendance en amplitude : (3) méthode revisitée Nouvelle normalisation des surcotes Surcote PM (m) Bande de marée 1 Bande de marée 2 Bande de marée 3 Bande de marée 4 Bande de marée 5 Les Sables d Olonnes Par bandes : intercep pente 15 Estimation des niveaux marins extrêmes avec et sans l action des vagues le long du littoral métropolitain. Surcote PM moyenne (m)

16 Estimation des niveaux d eau Dépendance marée / surcote Résultats : Estimation du niveau d eau de période de retour 1000 ans Marégraphes RJPM (m NGF) Saisonnier (m NGF) Dixon&Tawn (m NGF) Revisité (m NGF) 16

17 Niveau d eau (m NGF) Estimation des niveaux d eau Dépendance marée / surcote Résultats : Ajustements statistiques des valeurs extrêmes Dieppe Période de retour (année) 17

18 Estimation des niveaux d eau Dépendance marée / surcote Résultats : Ajustements statistiques des valeurs extrêmes Niveau d eau (m NGF) Niveau d eau (m NGF) Calais Période de retour (année) 18 Période de retour (année)

19 Estimation des niveaux d eau Dépendance marée / surcote Résultats : Ajustements statistiques des valeurs extrêmes Niveau d eau (m NGF) 19 Niveau d eau (m NGF) Période de retour (année) Niveau d eau (m NGF) Période de retour (année) Saint Malo Période de retour (année)

20 Conclusion Modélisation de la dépendance surcote / marée MdN M ch A tl seulement Dépendance saisonnière : effet négligeable Nouveau modèle de dépendance en amplitude Influence notable en baie de Seine et au Sud du golfe de Gascogne Cas de Saint-Malo (Saint-Nazaire, Le Conquet et Cherbourg) Dépendance par types de tempête, influence des seiches? 20

21 Merci de votre attention Xavier KERGADALLAN Responsable du Pôle Données Hydraulique CEREMA/DTecEMF/DI/IE/IHS +33 (0)