retour dexpérience sur létude des houles et des surcotes cycloniques application pour les études...
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Retour d’expérience sur l’étude des houles et des surcotes cycloniques
Application pour les études de risque de submersion marine
Sophie Lecacheux, Rodrigo Pedreros, F. Boulaya
JST– 3 au 5 12/2012 – Paris
PLAN
> Introduction
> Génération des houles à partir du modèle NAH en Atlantique Nord
> Vision paramétrique d’un cyclone
> Application pour les études de risque : Exemple du projet ARAI3
> Perspectives
> 2
> 3
????
IntroductionParticularité des cyclones:- Phénomène rapide et localisé => mauvaise représentation par les modèles atmosphériques / météorologiques globaux- Nécessité de modèles adaptés (résolution spatio-temporelle accrue champ de vent)
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1.5
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8 00
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Dates en 2007
Hs(
m)
NAH (15,75°N, 57,75°W)Bouée 41100 Météo-France(15,75°N, 57,90°W)
Cyclone DEAN (2007)
- 6 2 - 6 1 . 8 - 6 1 . 6 - 6 1 . 4 - 6 1 . 2 - 6 1 - 6 0 . 8
1 5 . 8
1 5 . 9
1 6
1 6 . 1
1 6 . 2
1 6 . 3
1 6 . 4
1 6 . 5
1 6 . 6
1 6 . 7
1 2 3 4 5 6
7 8 9 1 0 1 1 1 2
1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8
1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4
2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0
> 4
620000 640000 660000 680000 700000 720000
1760000
1780000
1800000
1820000
1840000
LA DESIRADE
LES SAINTES
BASSE-TERRE
GRANDE-TERRE
MARIE-GALANTE
Capesterre-Belle-Eaux
Capesterre
Saint-François
Goyave
Trois-Rivieres
GosierSainte-Anne
Petit-Bourg
Grand-Bourg
Saint-Louis
Pointe-a-Pitre
capteur_NE
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3
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6.5
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7.5
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Application: modélisation des vagues cycloniques de Dean (2007) en zone côtière à partir des données NAH
De nombreuses limitations :- Données NAH disponibles en Atlantique Nord uniquement et
seulement pour les cyclones récents- Pas de données de pression pour modéliser les surcotes=> Insuffisant pour réaliser des études de risque
Vision paramétrique d’un cyclone (1)(Best Tracks)
cBm
cn Pr
RPPrP ))(exp()()(
> 5
Un double intérêt :
- Avoir à disposition des données de vent réalistes pour un grand nombre de cyclones (même anciens)
- Créer des cyclones fictifs en faisant varier les paramètres
=> Adapté pour les études de risque
Vision paramétrique d’un cyclone (2)Application pour les vagues
1
2
1
Asymétrique Symétrique
2 2
1
Exemple cyclone Gamède Apport de l’asymétrie
1
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> 6
Vision paramétrique d’un cyclone (3)Application pour les vagues
Exemple cyclone BillApport de la fusion avec les vents synoptiques
> 7
2007
Tahiti
Risque décroissant
Application pour les études de risque : exemple d’ARAI 3 en Polynésie
> 8
Risque cyclonique modéré par rapport à d’autres bassins comme l’Atlantique nord (risque plus important pour les archipels de la Société et des Australes)
Depuis 1970, environ 45 cyclones majeurs ont touché la Polynésie française
Première cartographie de l’aléa pour les PPRL (2006) basée sur des scénarios déterministes pour chaque archipel
Cyclones historiques (base JTWC)= 72 cyclones sur 33 ans de données
Enrichissement de la base avec par cyclones fictifs avec la méthode du bootstrap = 132 ans de données
Modélisation des champs de vent param.+ modélisation des vagues avec WW3 et SWAN et des surcotes avec MARS
10-1
100
101
1022.5
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période de retour (ans)
Hs
(m
)
Données (Hazen)GPD MLintervalle de confiance 68%intervalle de confiance 95%
Modélisation de la submersion avec un modèle vague-a-vague (SWASH)
Analyse statistiqueMéthode POT/GPD
Extraction des séries temporellesavant le récif
Objectifs ARAI3 : Réévaluation des scénarios de référence de manière plus réaliste Cartographie de la submersion avec un modèle vague-à-vague
Application : ARAI 3 (2)
10
10
Validation et décomposition des phénomènes pour OLI (2007) à Tubuai:
• Faible contribution du vent dans la surcote atmosphérique à l’extérieur et à l’intérieur du lagon
• Contribution majoritaire du set-up dans la surcote totale
Hs
Surcote atmosphérique
Tahiti
Tahiti
Apport des vagues dans la surcote
Application : ARAI 3 (3)
Tubuai
Tubuai
11
11
Houles cycloniques
• Calcul des périodes de retour 10ans et 100ans
• Données historiques restreintes Þ intervalles de confiance et incertitudes
importantsÞ Détermination de gammes de valeurs
sur des secteurs homogènes de la côte
• Côtes sud-ouest les plus fréquemment exposées aux houles cycloniques….
• Mais les côtes nord sont les plus exposées en cas de passage d’un cyclone à proximité de l’île => Apport des cyclones fictifs
Surcotes cycloniques
• Nombre d’évènements insuffisant pour faire l’analyse statistique
• Détermination d’une valeur approximative de 50 cm pour une période de retour centennale (maximum simulé à proximité des îles)
Hs/Tp 100yr
Hs 10yr
Etude BAIRDS (2005) à FarateaHs100yr~7.5mApplication : ARAI 3 (4)
12
12
Matavai (scénario centennal): Hs=10m / Tp=12s Marée PMVE: 10cm (cf niv moy) Surcote atmosphérique : 50cm ENM: 50cm (Slangen et al., 2011)
Fort impact des vagues => utilité du modèle vague-à-vague par rapport à un simple croisement topographie / niveau d’eau
+ =
Application : ARAI 3 (5)
Niveau moyen:- marée - surcote atmo - ENM
Risque décroissant
Perspectives
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Utilisation de bases de cyclones synthétiques générées à partir de données de ré-analyses (ou de projections) grâce à des modèles statistiques sur les paramètres cycloniques (Emanuel et al., 2006)*
Prise en compte de nombreuses configurations et types de trajectoires
Diminution des incertitudes et possibilité de calculer des périodes de retour plus importantes
Possibilité de travailler avec des probabilités conjointes vagues/niveau d’eau
Possibilité d’étudier l’impact du changement climatique sur les risques associés
* EMANUEL K., RAVELA S., VIVANT E., RISI C. (2006). A statistical deterministic approach to hurricane risk assessment. Bull. Am. Meteorol. Soc., 87, pp 299–314. doi:10.1175/BAMS-87-3-299