Les données de température mesurées par le spectroradiomètre MODIS à bord du satellite Aqua ont été extraites et moyennées entre le 10 et le 29 Mai 2016 durant les campagnes PLUME et PELGAS.
Ces données satellites d’environ 4 km de résolution sont comparées aux résultats du modèle et moyennées durant la même période (Figure 4.18). Le biais est représenté Figure 4.18C et calculé selon :
}ò~ò$X,#= °L¶.X,#− $Ó÷.X,# (4.34)
Avec :
Ó,&: Indices horizontaux des mailles du modèle ;
°L¶. : Moyenne des températures mesurées quotidiennement entre le 10/05/2019 et 29/05/2019 par le spectroradiomètre MODIS ;
$Ó÷. : Moyenne des températures simulées toutes les heures entre le 10/05/2019 et le 29/05/2019.
Cette comparaison caractérise la capacité du modèle à reproduire la dynamique de température de la
masse d’eau en surface sur l’ensemble du golfe de Gascogne. Le gradient Nord-Sud de température
qui s’installe durant cette période est bien représenté par le modèle. Un très faible pourcentage de mailles (11%) a un biais absolu supérieur à 1°C, elles sont représentées en rouge Figure 4.18D. On observe que la grande majorité de ces mailles se situent au niveau du talus continental Armoricain (46,0 – 47,5 °N) qui est une zone privilégiée de génération d’ondes internes (cf. 1.4.1). Le mélange vertical induit par la propagation de ces ondes internes au niveau de la thermocline peut entraîner une diminution des températures de surface par rapport aux eaux avoisinantes de 1 à 2 °C comme on
l’observe avec les données satellites (Figure 4.18A). La mauvaise représentation de ces processus peut être liée à la résolution du modèle et à la proximité des conditions aux frontières du large qui ne les prennent pas en compte et ont donc tendance à les amortir.
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Figure 4.18 – (A) Température de surface (°C) mesurée par le spectroradiomètre MODIS à bord du satellite Aqua et moyennée entre le 10 et 29 Mai 2016. (B) Température de surface (°C) simulée et moyennée toutes les
heures entre le 10 et 29 Mai 2016. (C) Biais déterminé selon l’équation (4.26) et représentée dans l’encadré.
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Etude de sensibilité à la formulation de la tension du vent et au modèle météorologique
Le forçage du vent est un paramètre sensible en ce qui concerne la dispersion des panaches en mer. Nous avons vu paragraphe 4.2 que le modèle MARS3D avec une formulation de la tension de vent de Charnock, 1955 et les données météorologiques du modèle Arpège (sorties 0,1°, 1h), représentait avec une bonne précision la distribution du tritium dans le golfe de Gascogne au cours du temps. On cherche maintenant à estimer la sensibilité du modèle vis-à-vis des différentes formulations de tension
de vents ou de données météorologiques afin d’évaluer la robustesse des résultats précédemment
obtenus.
Dans ce but deux simulations ont été effectuées :
· La première avec une prise en compte de la tension du vent selon la formulation selon Geernaert et al., 1986 et les données météorologiques Arpège.
· La seconde avec des données météorologiques issues du modèle CEP-v2 du Centre Européen pour les Prévisions météorologique (CEP) et la formulation de tension de vent selon Charnock, 1955.
Les différentes simulations ont été comparées entre elles et aux mesures effectuées durant le mois de Mai 2016.
Dans la suite de cette étude, la simulation de référence à laquelle tous les précédents résultats ont été obtenus et validés est appelée «simulation de référence », les autres simulations sont appelées « Geernaert » et « CEP-v2 ».
Les simulations « Geernaert » et « CEP-v2 » ont débuté en 2014 à partir des données de la simulation
de référence (début en 2007) afin de réduire les temps de calculs et l’espace de stockage des données.
Le temps de résidence du tritium sur le plateau continental du golfe de Gascogne étant estimé
précédemment à un an environ, ces deux années de spin up sont suffisantes pour qu’au mois de Mai
2016 la dispersion du tritium due au forçage par les vents soit imputable uniquement aux changements de paramètre de la formulation de la tension du vent ou du jeu de données météorologiques.
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4.4.1 Formulation de la tension du vent selon Charnock, 1955 et
Geernaert et al., 1986
L’équation de la tension de vent à la surface de l’eau présentée (4.17), paragraphe (4.1.7), fait apparaître un coefficient de traînée (&'). Selon la formulation de Charnock, 1955, le coefficient de
traîné du vent est dépendant de la rugosité de la surface de l’eau :
&'= ÜMáÝ8 Í66
:ÎOM (4.35)
Avec :
Ü: Constante de von Karman ; 6: Hauteur du vent considéré ;
6:: Longueur de rugosité du profil du vent, définie :
6:=¯'©8,∗M (4.36)
Avec :
¯'©: Coefficient de Charnock sans dimension égale à 0.014 ; ,∗:Vitesse de friction ;
8: Accélération de la pesanteur.
Selon la formulation de Geernaert et al., 1986, le coefficient de traîné du vent est dépendant de la vitesse du vent, tel que :
&'= 10O.(0,43 + 0,097() (4.37)
Avec :
&': Coefficient de traînée ;
(: Norme de la vitesse du vent à 10 m.
La Figure 4.19 présente les différentes valeurs de (&') en fonction de la vitesse du vent d’après les
formulations de Charnock, 1955 et Geernaert et al., 1986. Dans la gamme 0 et 10 m.s-1 de vitesse du vent les différences entre les deux formulations sont faibles ; une plus grande divergence est visible pour les vitesses supérieures, mais de telles vitesses de vents ne sont atteintes que peu fréquemment (Figure 1.9) et principalement en hiver. La mesure de l’impact de ces faibles différences permettra
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Figure 4.19 – Valeurs du coefficient de frottement du vent en fonction de la vitesse du vent selon les formulations de Charnock, 1955 et Geernaert et al., 1986.
Pour la simulation CEP-v2, seule le modèle météorologique est changé. Ce modèle a une résolution spatiale et temporelle moindre que le modèle Arpège utilisé dans la simulation de référence, (Table 4.7).
Table 4.7 – Résolution spatiale et temporelle des modèles Arpège et CEPv2.
Résolution spatiale Résolution temporelle
Arpège 0,1° 1h
CEP-v2 0,125° 3h