HYDRORUN : Plateforme de modélisation hydrodynamique de l'île de La Réunion

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1 HYDRORUN : Plateforme de modélisation hydrodynamique de l'île de La Réunion - Restitution finale Michel ROPERT (Ifremer DOI, La Réunion) michel.ropert@ifremer.fr Pascal LAZURE (Ifremer DYNECO, Brest) pascal.lazure@ifremer.fr Délégation Ifremer océan Indien, Le port, 12 juin 2013

2 HYDRORUN : Restitution finale - plan I II III IV Contexte du projet HYDRORUN genèse, partenariat, objectifs, contraintes, Présentation des modèles De l'échelle régionale à locale : circulation océanique, état de mer, atmosphère Gestion des données nécessaires au projet Données de référence, inventaire de l'existant et acquisition de nouvelles données Modélisation à l'échelle Régionale Validation, circulation moyenne, Trajectoires régionales, Analyses des processus Modélisation à l'échelle Côtière Calages des modèles locaux, difficultés rencontrés, solutions proposées, Illustration de l'hétérogénéïté Exploitation de la plateforme HYDRORUN Portail MarsWeb HYDRORUN, Imars, VisuMars, Conclusions et perspectives

3 Principaux résultats à l'échelle des modèles locaux Les modèles locaux : MARS 3D, 100m, 30 niveaux Simulent le niveau de la surface, Température, Salinité, courants Forçages : surface : WRF (météo), limites ouvertes : Modèle de rang sup. (T, Salinité, courants, niveaux) + marée (Ht Fréq) Résultats : Dynamique tri dimensionnelles des paramètres simulés (T, Salinité, Courants, Niveau) Validation du modèle à partir des données disponibles (Inventaire) Apparitions de divergences simulations/observations Recherche d'une solution pour améliorer la réponse des modèles Développement d'un modèle intermédiaire entre Régional et Local 3

4 Problèmes apparus lors de la validation Validation des modèles locaux en s'appuyant sur les données issues des études environnementales locales. Des divergences peuvent apparaître entre les courants simulés et observés. Variabilité bien représentée Sous Estimation (facteur 3) 4

5 Problèmes apparus lors de la validation Validation des modèles locaux en s'appuyant sur les données issues des études environnementales locales. Des divergences peuvent apparaître entre les courants simulés et observés. Problème général auquel les études locales sont confrontées sans que de véritables réponses ne puissent être apportées artificiellement, peut être en partie masqué en forçant des variables (le modèle n'est plus réaliste!) Ces divergences, lorsqu'elles apparaissent, vont toujours dans le sens d'une sous estimation de la variabilité. problème conceptuel : un ou plusieurs facteurs, générateurs de cette variabilité, font défaut dans le paramétrage des modèles locaux Hypothèse : Présence d'ondes internes 5

6 "Les ondes internes pour les Nuls" Effet de la variation du niveau (Marée) sur fond marin plat m Surface océan m 2 fond Fonds océaniques Les variations de niveaux liées à la propagation de la marée influent toutes les strates de la colonne d'eau. Elles oscillent verticalement de quelques cm par fond plat. 6

7 "Les ondes internes pour les Nuls" Effet du relief des fonds et de la variation du niveau (Marée) 27 Surface océan m m Ondes internes Fonds océaniques Au contact du relief des fonds, les courants de marée excitent des oscillations des isothermes de grande amplitudes (dizaines de m) qui se propagent lentement de part et d'autre du relief. Elles ont la période de la marée(12-24h) et se déforment au cours de leur propagation en fonction des conditions de température. 7

8 "Les ondes internes pour les Nuls" Effet combiné de la variation du niveau (Marée) et des variation de température m m Fonds océaniques Les conditions de propagation des ondes internes dépendent de la structure en température de l océan. Les structures tourbillonnaires de grande échelle (160 km) sont associées à des modifications des températures qui dévient et déforment les ondes internes générées sur les reliefs bathymétriques (introduction d'une dimension chaotique) 8

9 Les ondes internes à La Réunion Conséquences à La Réunion 27 Surface océan m m La Reunion Température à 30 mètres Fréq. 30 min (Et. Impact NRL) Fonds océaniques A la Réunion, les fortes pentes des fonds marins de l'île sont également des lieux de génération d ondes internes locales dont l amplitude dépend de la marée, de la bathymétrie locale et de la température. De plus, l'absence de plateau continental expose le littoral de l'île aux ondes internes qui proviennent du large 9

10 Les ondes internes à La Réunion 27 Surface océan m m Modèle local La Reunion Fonds océaniques Modèle d'approche Les modèles locaux sont d'emprise trop faible pour permettre aux ondes internes de se propager Par contre, un modèle d'approche ( km) va permettre d'intégrer l'effet des ondes internes aux limites des modèles locaux. Chaque simulation d'un modèle local nécessite de jouer en préalable le modèle d'approche pour générer les conditions aux limites. 10

11 Génération des ondes internes au sein du modèle d'approche Durée de simulation : 48 h Île de La Réunion SUD NORD Île de La Réunion SUD NORD OSCILLATIONS DES ISOTHERMES 11

12 Génération des ondes internes au sein du modèle d'approche Durée de simulation : 48 h Île de La Réunion SUD NORD Île de La Réunion SUD NORD VARIATIONS DES VITESSES DES COURANTS 12

13 Intégration des ondes internes aux limites des modèles Le modèle local n'est alimenté qu'avec les Niveaux, les autres paramètres (T et S f(z)) sont constant aux limites verticales Le modèle local est alimenté avec les Niveaux, T et S issus du modèle d'approche (au sein duquel les ondes internes sont générées) la variabilité des courants est bien meilleure quand les ondes internes sont simulées. Par contre très grande hétérogénéité spatiale 13

14 Intégration des ondes internes aux limites des modèles Sans prise en compte des ondes internes, la variabilité exprimée par le modèle est beaucoup trop faible Avec la prise en compte des ondes internes, la variabilité générée par le modèle est cohérente Par petits fonds, en milieu presque homogène (pas de mesure), la variabilité des courants provient en partie de la dégénérescence des ondes internes au large 14

15 HYDRORUN : exemples de simulations Variabilité spatiale des températures à 100 m DECEMBRE 2006 (24h) 15

16 HYDRORUN : exemples de simulations Variabilité spatiale des températures à m Novembre 2006 (24h) 16

17 HYDRORUN : exemples de simulations Variabilité spatiale des températures à 20 m Novembre 2006 (6 js) 17

18 HYDRORUN : exemples de simulations Variabilité spatiale des températures à 20 m Mars 2006 (7 js) 18