Comparaisons des configurations V3 et V5

• Climatologies mensuelles

Les résultats des modèles V3 et V5 sont moyennés mensuellement et comparés aux climatologies mensuelles satellite (Figures 3.30 à 3.32) dans le but d’étudier le cycle annuel de la MES.

Ce cycle annuel est observé sur les climatologies mensuelles satellite (Figures

3.30 à 3.32, première colonne). Les concentrations sont les plus fortes durant les mois de décembre à mars avec des CSS maximales dépassant 20 g.m−3 et faibles de mai à août avec des CSS inférieures à 5 g.m−3. Elles sont intermédiaires en dehors de ces périodes.

Sur les figures3.30à3.32, la colonne centrale présente les moyennes mensuelles obtenues avec le modèle V3 en 2008. Ces cartes montrent que la modulation des CSS entre l’hiver et l’été est faible. Pourtant, dans la section3.3.2.1, les figures3.23

et 3.24 montrent que le modèle V3 simule correctement les structures observées pour différentes conditions hydrodynamiques. Les écarts entre les concentrations de MES observées et modélisées avec V3 sont faibles au printemps et en automne mais s’accroissent durant les autres saisons.

CHAPITRE 3. MODÉLISATION NUMÉRIQUE HYDROSÉDIMENTAIRE TRIDIMENSIONNELLE 15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2

Climatologies MODIS 2003−2010 Modèle V3 Modèle V5

Février

Mars

Avril Janvier

mg.l−1

Figure 3.30 — Climatologies mensuelles des MES observées par le satellite MODIS entre 2003 et 2010 (gauche), modélisées par le modèle V3 (centre) et V5 (droite) en 2008 de janvier à avril.

15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2

Climatologies MODIS 2003−2010 Modèle V3 Modèle V5

Juin

Juillet

Aout Mai

mg.l−1

Figure 3.31 — Climatologies mensuelles des MES observées par le satellite MODIS entre 2003 et 2010 (gauche), modélisées par le modèle V3 (centre) et V5 (droite) en 2008 de mai à août.

CHAPITRE 3. MODÉLISATION NUMÉRIQUE HYDROSÉDIMENTAIRE TRIDIMENSIONNELLE 15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2 15 1 10 25 5 2

Climatologies MODIS 2003−2010 Modèle V3 Modèle V5

Octobre

Novembre

Décembre Septembre

mg.l−1

Figure 3.32 — Climatologies mensuelles des MES observées par le satellite MODIS entre 2003 et 2010 (gauche), modélisées par le modèle V3 (centre) et V5 (droite) en 2008 de septembre à décembre.

A l’inverse , la variabilité saisonnière est reproduite avec le modèle V5 tenant compte de l’influence de la biologie (Figures 3.30 à3.32, 3e colonne). En utilisant cette configuration, la MES est maximale en hiver et minimale en été comme il a été observé par satellite. La prise en compte d’une vitesse de chute et d’une contrainte critique d’érosion variant saisonnièrement au lieu de valeurs moyennes constantes, afin de représenter l’agrégation et la bio-stabilisation, entraîne une augmentation de la CSS en surface en hiver et une diminution en été sur l’ensemble de la Manche. Les zones les plus impactées sont la Manche centrale, incluant les alentours de l’île de Wight, et le golfe Normand-Breton. Les structures de MES observées, leurs intensités et leurs dynamiques dans le temps sont mieux modélisées :

– l’aire de fortes CSS autour de l’île de Wight s’étend durant les mois de décembre, janvier et février et diminue jusqu’à presque disparaitre durant les mois de juin et de juillet,

– Des patchs où la CSS est forte apparaissent dans le golfe Normand-Breton en hiver,

– Le prolongement de la tache de MES vers le Nord-Est observée sur les cli-matologies satellite en hiver est modélisé,

– Les CSS sont faibles à l’est de la presqu’île du Cotentin.

Cependant les CSS modélisées sont inférieures de quelques mg.l−1 à celles ob-servées durant les mois de mars, avril, mai et septembre. La zone la plus impactée est le littoral de l’île de Wight où la CSS de surface est sous-estimée de 10 mg.l−1

aux mois de mars et d’avril.

• Concentrations en MES et écarts moyens

Dans le paragraphe précédent, les résultats des modèles sont comparés aux climatologies mensuelles satellite qui représentent des concentrations moyennées entre 2003 et 2010. Or on a pu voir que l’année 2008 est une année où la CSS de surface est supérieure à la moyenne, notamment au niveau des frontières (Figure

3.13). Les CSS sont donc maintenant directement comparées aux données satellite de l’année étudiée, 2008. Pour cela, les images satellite de 2008 où la couverture nuageuse est inférieure à 50% du domaine modélisé ont été sélectionnées. Pour ces dates, les CSS observées et modélisées avec ou sans agrégation sont moyennées spatialement sur l’emprise du modèle afin d’être comparées entre elles. La figure

CHAPITRE 3. MODÉLISATION NUMÉRIQUE HYDROSÉDIMENTAIRE TRIDIMENSIONNELLE résultats des modèles V3 (bleu) et V5 (rouge).

Lorsque la vitesse de chute et la contrainte critique d’érosion des sédiments de la classe 1 sont prises constantes et égales à des valeurs moyennes (configuration V3), la moyenne spatiale de la CSS ne diminue pas en été comme observée par satellite et reste égale aux valeurs hivernales. Cela confirme les constatations faites précédemment à partir des climatologies.

Le modèle intégrant les influences saisonnières attribuées aux processus d’agré-gation et de biostabilisation (configuration V5) tend à reproduire les variations temporelles de la CSS le long de l’année 2008 : la courbe représentant la CSS moyenne modélisée par V5 s’approche davantage de la courbe représentant la CSS moyenne observée par satellite en été et en hiver.

Aux mois de janvier et février 2008, puis aux mois d’octobre, novembre et dé-cembre, les pics de CSS liés à des épisodes de houles sont simulés. De janvier à mars, les CSS modélisées par V5 sont inférieures à celles observées mais restent plus proches des données satellite que celles modélisées sans tenir compte de l’agré-gation et de la biostabilisation (configuration V3). Cependant, la prise en compte des influences saisonnières, à travers une vitesse de chute et une contrainte critique d’érosion des sédiments de la classe 1 variables, dégrade les résultats du modèle aux mois d’avril et mai puis entre mi-août et fin septembre. La comparaison avec les climatologies mensuelles avait déjà conclu à une sous-estimation de la CSS lors de la prise en compte de ces influences pour ces périodes.

La figure3.34 représente les écarts absolus moyens EV 3et EV 5calculés suivant l’équation 3.61les jours où la couverture nuageuse est inférieure à 50% du domaine modélisé. Les mêmes conclusions que précédemment sont retrouvées en analysant ses valeurs suivant la configuration utilisée. La prise en compte de l’agrégation et de la biostabilisation (V5) améliore clairement les résultats de janvier à mi-février, en été et en décembre. De mi-février à fin mars puis d’octobre à novembre, les deux approches donnent des résultats similaires. Cependant, en avril, mai et septembre le modèle V3 donne de meilleures résultats mais la différence entre les écarts moyen

01/01/08 01/02/08 01/03/08 01/04/08 01/05/08 01/06/08 01/07/08 01/08/08 01/09/08 01/10/08 01/11/08 01/12/08⁰ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Date CSS moyenne (g.m−3) Satellite V3 V5

Figure 3.33 — Moyenne spatiale de la MES observée par satellite (vert) et modé-lisée par V3 (bleu) et V5 (rouge) sur l’emprise du modèle les jours où plus de 50% de données sont disponibles.

01/01/08 01/02/08 01/03/08 01/04/08 01/05/08 01/06/08 01/07/08 01/08/08 01/09/08 01/10/08 01/11/08 01/12/08⁰ 1 2 3 4 5 6 7 Date

Ecart moyen absolu (g.m

−3

)

V3 V5

Figure 3.34 — Evolution de l’écart moyen EV ipour les configurations V3(bleu) et V5 (rouge) en 2008.

CHAPITRE 3. MODÉLISATION NUMÉRIQUE HYDROSÉDIMENTAIRE TRIDIMENSIONNELLE