Simulation de la dynamique et de la météorologie de très grands incendies par couplage de code, injection et transport des fumées - Le cas de Valle Male Frédéric Bosseur 1 Jean Baptiste Filippi 1 Céline Mari 2 Christine Lac 3 1 SPE, CNRS UMR6134, Université de Corse 2 LA, CNRS UMR5560, Université Paul Sabatier Toulouse 3 CNRM, Météo France Toulouse 1/17
Appel COSINUS2009 2010-2013 Financement ANR-09-COSI-006 Partenaires SPE, CERFACS, CNRM, LA, INRIA, M2P2, EM2C Site http ://anridea.univ-corse.fr 2/17
De l échelle de la flamme... Toutes les échelles du phénomène étudiées et modélisées séparément Développement de schémas de cinétiques chimiques spécifiques à la pyrolyse des végétaux intégrés dans AVBP (CERFACS) Analyser et valider les modèles de combustion turbulente des végétaux (EM2C CNRS/Centrale Paris). Modèles de dégagement de chaleur et d émissions d espèces dans l atmosphère du code d incendie paramétrés grâce aux simulations de front de flamme réalisées par le M2P2 (CNRS/Université d Aix-Marseille). 3/17
A celle de l atmosphère Toutes les échelles du phénomène étudiées et modélisées séparément Code incendie intégré à Meso-NH (module de surface SURFEX) avec le soutien du (CNRM, Météo-France) et du Laboratoire d Aérologie (CNRS/Université de Toulouse). Estimations d incertitudes développées avec l INRIA Rocquencourt pour vérifier la qualité des résultats de simulations. 4/17
Problématique De très grands feux Problème multi-physique, multi-échelle : combustion, émissions, rayonnement/écoulement, physique atmosphérique. Des conditions aux limites non homogènes : Vent, Combustible, Terrain. L approche Prise en compte de combustible à haute résolution (sub-métrique), Modèle réduit de propagation, Résolution par suivi d interfaces, Modèle atmosphérique micro-échelle, Modèles de flux en sous-maille. 5/17
Expériences et simulations 6/17
Projet IDEA Expériences et simulations Grands incendies Perspectives Expérience de Letia Mesures sur brulages contrôlés Expérience de Letia (parcelle expérimentale de 24 30m), Nombreuses mesures de terrain (flux de chaleur, optique), Utilisation d un LIDAR (LPCA Dunkerque), 7/17
Expérience de Letia Analyse Lidar du panache Simulation couplée MésoNH-ForeFire sur 2 domaines emboités (10 et 40m) Résultats encourageants montrant la nécessité d un recours plus systématique à des données lidar et des mesures d aérosols in-situ pour contraindre la hauteur d injection et la composition chimique du panache de fumées en aérosols. 8/17
Projet IDEA Expériences et simulations Grands incendies Perspectives Cas de Favone Cas idéalisés/chimie Cas de Favone (juillet 2007) Incendie de 25Ha, 250 heures de calcul, 96 000 pts de grille, 50m résolution, Tstep = 1s, 5000s, Caractérisation très fine de la végétation, Tests de sensibilité aux émissions, Première mondiale. 9/17
Cas de Favone Cas idéalisés/chimie Apport des simulations à haute résolution Montrent que le panache reste pauvre en ozone sous le vent de l incendie le panache conserve de fortes concentrations de NOx qui consomme l ozone. Dans un modèle à faible résolution, les NOx sont dilués instantanément dans un volume plus important production d ozone plus vite donc plus près de l incendie. 10/17
Le cas de Valle Male Contexte Mise à feu le 23/07/2009 à 13h26 3221Ha parcourus sur 3 jours Une situation meteorologique "exceptionnelle" : humidité 10%, température 45, vent moyen de 20 30km.h 1 ). Et tactique très critique, avec 2 autres incendies très importants : Feux de Peri (750Ha, nombreuses habitations touchées ou détruites), Feu de l Ortolo (1200Ha, dont 30% de terres agricoles), 11/17
Le cas de Valle Male Setup expérimental Simulation des 7 premières heures (2000Ha, quasiment en propagation libre), Cascade d échelles prendre en compte les interactions entre : La dynamique de l incendie (résolution de 5 m), L atmosphère, décrite de la micro (50m) à la méso (2400m) échelle. Dynamique atmosphérique initialisée par des analyses aladin, 4 domaines emboîtés, 24 millions de points de grille, 12/17
Le cas de Valle Male Setup expérimental Grille verticale à 64 niveaux (9866m, Z compris entre 20 et 568m), Couplage effectué sur le modèle 4 (50m), Couvert végétal issu de l IFN, MNT à 25m de l IGN, Simulation réalisée sur le calculateur Jade (CINES). Tstep (s) Maillage XY Mailles XY (m) CPU Tsimul Texec Mod1 6 250*300 2400 200 6h 47 44 Mod2 1.5 240*400 600 512 3h 1h16 Mod3 0.5 240*240 200 256 3h 6h20 Mod4 0.25 300*300 50 900 10h 18h 13/17
Le cas de Valle Male Vue du panache à 600m de résolution Injection du traceur de fumée résultant de la simulation couplée à l échelle de 50m. L image satellite prise par MODIS montre une dynamique similaire, bien qu orientée sur un flux légèrement plus nord-est. 14/17
Le cas de Valle Male Vue du panache Vue du panache simulé à 50m de résolution et d une photo prise le jour de l incendie. 15/17
Le cas de Valle Male Cette simulation (une première à cette échelle) a mis en évidence : La capacité du modèle à reproduire : Localement très finement les panaches de fumée, Leur transport sur des dizaines de kilomètres. La possibilité d estimer : Les zones de perte de visibilité pour les sapeurs-pompiers intervenant sur l incendie, L impact de l incendie sur la qualité de l air utilisation du modèle pour alerter les populations situées sous le vent du feu. 16/17
Perspectives Simulation d autres très grands incendies (Peri, Ortolo) en cours, Vers un usage opérationnel dans les centres de calcul (mobilisation de ressources importantes en cas d incident majeur), Description plus fine de la chimie atmosphérique Données Lidar et mesures d aérosols in-situ pour contraindre la hauteur d injection et la composition chimique du panache de fumées en aérosols. Confrontation des résultats aux données expérimentales, Amélioration du processus de génération des cas-tests "nestés". 17/17