Introduction à l Océano-Météo (vue par l ingénieur) Décrire les conditions de mer pour concevoir et utiliser en toute sécurité des structures marines Michel Olagnon IFREMER
PLAN Les concepts utilisés pour l exploitation pétrolière offshore et les autres applications marines. Les problèmes d ingénierie associés et les méthodes utilisées pour les résoudre. La définition, le rôle et le positionnement de l océano-météo.
PLAN Les différents facteurs, leurs causes déterministes et leurs aspects stochastiques: * vent * vagues * courants Des phénomènes particuliers : événements (tsunamis, vagues scélérates)
LES CONCEPTS De l ouvrage fixe des années 70-80...
LES CONCEPTS... aux structures flottantes d aujourd hui :
LES CONCEPTS Une large variété
LES CONCEPTS Une large variété
LES CONCEPTS Une large variété
LES CONCEPTS
LES CONCEPTS... Et une constante :
LES CONCEPTS La nécessité d une résistance hors du commun.
LES CONCEPTS Océano-Météo http://www.ifremer.fr/metocean
LES CONCEPTS A la côte comme au large
LES SOURCES D ACCIDENTS Incendies, explosions Accidents de trajet : hélico, automobile Chutes de personnel et d outils Fausses manoeuvres... Conditions océano-météo... Les conditions océano-météo doivent rester un ordre de grandeur en dessous des autres causes, c est notre job!
L INGENIEUR DOIT PREVOIR : Les extrêmes
L INGENIEUR DOIT PREVOIR : Les extrêmes
L INGENIEUR DOIT PREVOIR : Les opérations
L INGENIEUR DOIT PREVOIR : Les opérations
L INGENIEUR DOIT PREVOIR : Les opérations, même imprévues... Océano-Météo http://www.ifremer.fr/metocean
L INGENIEUR DOIT PREVOIR : Le transport des colis encombrants
L INGENIEUR DOIT PREVOIR : Le transport des colis encombrants
L INGENIEUR DOIT PREVOIR : La fatigue
Les 3 types de problèmes L événement extrême qui se produit typiquement une fois toutes les 100 durées de vie de la structure, et qui correspond à la limite supportable. L usure (fatigue, corrosion, érosion) qui fait intervenir la totalité ou presque de l historique des actions subies par l ouvrage. L échec en opération, qui correspond au dépassement d une contrainte au moment précis où on avait entamé une procédure sensible mais inhabituelle.
Les 3 types de problèmes L événement extrême va demander : Identification des paramètres caractéristiques et des seuils dont le dépassement va causer la ruine de l ouvrage. Détermination de la distribution observée de ces paramètres. Extrapolation aux événements rares.
Les 3 types de problèmes Le calcul en fatigue va demander : Détermination de la distribution à long terme des paramètres. Discrétisation judicieuse en cas de calcul. Calcul souvent complexe pour chaque cas, et recomposition pour obtenir des réponses à long terme.
Les 3 types de problèmes La préparation d opérations va demander : Les mêmes types d approches que pour les extrêmes....mais aussi de traiter des notions telles que la durée de persistance. D où le besoin de modèles pour le processus de l historique des paramètres.
LE CALCUL
LE CALCUL On confronte : Les chargements extrêmes, statiques et/ou dynamiques. La capacité de résistance de l ouvrage, laquelle peut être réduite par la fatigue, par exemple, ou par l absence d inspection/réparation depuis une longue période. Il faut que la probabilité que le chargement excède la résistance soit inférieure à 10-2, 10-3, ou 10-4 annuels suivant les conséquences de la ruine de l ouvrage : bénignes, matérielles, ou humaines et/ou environnementales.
LE CALCUL Le passage des conditions océano-météo au chargement se fait de manière déterministe, par le calcul...
LE CALCUL... Validé par des essais sur modèle réduit
LE CALCUL Le passage des conditions d environnement aux chargements et aux réponses ne souffre que de peu d incertitudes,...... quand on le compare au choix des conditions d environnement qui ne seront excédées (en termes de réponse) qu une fois tous les 10000 ans en moyenne.
LE CALCUL D où l importance des travaux de caractérisation et de modélisation de l environnement pour l ingénieur :
L OCEANO-METEO Décrire le vent, les vagues, les courants sous des formes qui permettent : le calcul des chargements dimensionnants l estimation de leurs probabilités d apparition le calcul inverse des conditions suscitant les chargements rares et dangereux.
L OCEANO-METEO On distingue différentes échelles de temps : la vague, la rafale, le soliton l état de mer, le vent soutenu, le profil de courant la climatologie.
LA VAGUE
LA VAGUE
LA VAGUE Hauteur Longueur d onde Période Forme : cambrure, asymétrie horizontale et verticale, etc.
L ETAT DE MER Durée et étendue spatiale où les caractéristiques des vagues sont statistiquement les mêmes
L ETAT DE MER Caractérisé habituellement par un spectre directionnel : énergie fonction de fréquence et direction
LA CLIMATOLOGIE Description des statistiques à long terme des états de mer
LE VENT Mêmes échelles de temps : la 45 m mast Sea temp rafale, le vent moyen à une heure, la climatologie Océano-Météo http://www.ifremer.fr/metocean
LE COURANT Toujours les mêmes échelles de temps : le surcourant (par exemple onde interne), le courant moyen sur 20 (ce qu on mesure),...
LE COURANT... la climatologie, avec des phénomènes comme les tourbillons.
Exemples de travaux océano-météo Modélisation de la distribution des crêtes
Exemples de travaux océano-météo Prediction des statistiques des vagues individuelles à partir de la climatologie des états de mer sea-state directional spectrum non linear simulation
Exemples de travaux océano-météo Caractérisation des vagues scélérates Anormales ou «seulement» rares?
Exemples de travaux océano-météo Processus d états de mer
Exemples de travaux océano-météo Climatologie de la chronologie d états de mer
Exemples de travaux océano-météo Fusion de données de sources diverses bouée - satellite - modèle de hindcast
Exemples de travaux océano-météo Météo différentielle Application : aide à la décision pour le remorquage d assistance. Choix d une route préservant la ligne de remorque et l intégrité du remorqué
Exemples de travaux océano-météo Formes spectrales Modèles paramétriques pour les spectres de houle en Afrique de l Ouest