2.2 Surcotes de pleine mer
2.2.6 Extraction des surcotes de pleine mer
Après correction des niveaux marins observés d’un éventuel eustatisme, les niveaux de pleine mer (théoriques et observés) sont récupérés pour extraire les séries de surcotes de pleine mer.
2.2.6.1 Niveaux théoriques de pleine mer
Le logiciel PREDIT, fourni par le SHOM, permet d’effectuer des prédictions officielles de marée sur le littoral français. Il est utilisé pour récupérer les instants et niveaux théoriques de pleine mer des 22 ports français. La même procédure est effectuée avec le logiciel SHOMAR (fourni par le SHOM) pour les 2 ports espagnols.
Les données des ports situés au Royaume-Uni présentent la particularité de fournir à la fois les niveaux marins observés et les surcotes instantanées. Ainsi, les niveaux théoriques de marée sont reconstruits en faisant la différence entre ces deux variables, sans utiliser de logiciel. Les niveaux théoriques de pleine mer sont ensuite déterminés de la même manière que les niveaux observés de pleine mer, selon la procédure décrite dans le paragraphe suivant.
2.2.6.2 Extraction des niveaux observés de pleine mer
Le niveau observé de pleine mer est défini comme le niveau maximum observé autour d’un instant théorique de pleine mer. Selon la nature des observations disponibles (en particulier selon leur résolution temporelle), l’échantillonnage des niveaux observés de pleine mer diffère.
Échantillonnage horaire
Quand les données sont échantillonnées au pas de temps horaire (cas de la France et du Royaume-Uni jusqu’en 1992), la procédure suivante est utilisée pour déterminer les niveaux observés de pleine mer :
2.2 SURCOTES DE PLEINE MER 25
− Pour chaque paquet, si i) les 3 observations centrales sont consécutives dans le temps et ii) la valeur centrale est le maximum du paquet, alors la valeur maximale issue de l’interpolation parabolique des 3 observations centrales est un niveau observé de pleine mer
En particulier, s’il existe des données horaires manquantes autour d’un instant de pleine mer, cette pleine mer est ignorée par la procédure.
Échantillonnage à 15 minutes
Pour un échantillonnage à 15 minutes (Royaume-Uni depuis 1993), il n’y a pas d’interpolation des données : le niveaux observé de pleine mer est défini comme la valeur maximale ob- servée dans l’intervalle de temps [tHT − 2h, tHT + 2h], où tHT est l’instant de pleine mer.
2.2.6.3 Extraction des surcotes de pleine mer
Les surcotes de pleine mer sont ensuite calculées pour chaque instant de pleine mer comme la différence entre niveaux observés et théoriques de pleine mer, si et seulement si les niveaux observés de pleine mer surviennent dans [tHT − 2h, tHT + 2h]. Il a été vérifié que le pas d’échantillonnage passant de 1 heure à 15 minutes pour les marégraphes anglais après 1992 n’induisait pas de biais significatif dans la constitution des séries de niveaux de pleine mer. La résolution temporelle de ces séries est approximativement 12.4 h, ce qui correspond à la périodicité temporelle de la pleine mer dans les zones de marée semi- diurne. À titre d’exemple, la série de surcotes de pleine mer extraite à La Rochelle pour l’année 2010 est représentée sur la figure 2.9 ; le pic de 1.53 m survenu le 28 février 2010 correspond au passage de la tempête Xynthia.
0.0 0.5 1.0 1.5 Date Surcote (m)
Dec−2009 Apr−2010 Jul−2010 Oct−2010
La figure 2.10 montre le détail des durées d’observation des séries de surcotes de pleine mer des 67 ports de la zone d’étude ; elles s’étalent de 8.3 ans (Moray Firth) à 150.5 ans (Brest), avec une durée moyenne de 31.1 ans. La figure 2.11 contient les périodes d’observation de chacun des 67 marégraphes, qui s’étendent de 1846 (Brest) à 2011. Les marégraphes n’ont pas forcément enregistré de façon continue, il existe en effet des années d’observation parfois manquantes ; de même, à l’intérieur d’une année d’observation peuvent exister plusieurs sous-périodes de données manquantes (non visibles dans la figure 2.11).
2.2 SURCOTES DE PLEINE MER 27
Davantage de précisions sur ces séries se trouvent dans [132] (en annexe D), où nous avons décrit la structure de dépendance temporelle des surcotes de pleine mer par des modèles auto-régressifs. En particulier, la longueur d’auto-corrélation des surcotes de pleine mer est estimée jusqu’à 3 jours, avec notamment des disparités spatiales et saisonnières.
Enfin, voici deux remarques spécifiques aux ports du Verdon et de Dunkerque sur les séries de surcotes de pleine mer.
• Les données du port du Verdon ne sont pas disponibles sur le site REFMAR. Cepen- dant, une étude interne à EDF a permis de fournir la série des surcotes de pleine mer sur la période 1941-2000 [75]. Ces surcotes de pleine mer ont été corrigées a
posteriori d’un eustatisme significatif de +3.3 mm/an.
• La surcote de pleine mer survenue le 1erfévrier 1953 à Dunkerque, considérée comme un événement historique, a été ajoutée dans la base de données a posteriori. Un rapport interne à EDF de 1997 a permis de relever une hauteur de pleine mer de 7.90 m ; PREDIT renvoie pour cette pleine mer une hauteur de pleine mer théorique de 5.77 m. En tenant compte de l’eustatisme (+1.5 mm/an à Dunkerque), cette surcote historique est évaluée à 2.22 m.
Chapitre 3
Échantillonnage des extrêmes
Ce chapitre décrit la procédure d’échantillonnage des observations servant à estimer la loi de probabilité des extrêmes par analyse régionale. En voici les points essentiels :
• Il est recommandé d’échantillonner les extrêmes par une approche POT : par rap-
port à une approche par maxima annuels, l’information apportée par les événements extrêmes y est notamment mieux exploitée, et les estimations sont généralement plus fiables.
• Dans une approche à seuils, une modélisation des dépassements offre plus de per-
spectives qu’une modélisation des excès : la loi régionale est beaucoup plus flexible dans le cas des dépassements de seuils que dans le cas des excès. L’indice local est cependant contraint d’être égal (ou, tout du moins, proportionnel) au seuil.
• Les tempêtes, définies ici comme des événements physiques générant des extrêmes
maritimes en au moins un site de la zone d’étude, sont à la base de l’échantillonnage des extrêmes. Elles sont directement caractérisées à partir de la variable maritime d’intérêt. La procédure de détection spatio-temporelle développée permet de séparer des tempêtes survenant simultanément en différents endroits, ou encore de détecter des tempêtes successives impactant une même zone, comme les tempêtes Lothar et Martin de décembre 1999. Les tempêtes permettront également de former des régions homogènes et de modéliser la dépendance régionale.
• Une approche “double seuil” est utilisée pour séparer les considérations physiques des
tempêtes de l’analyse purement statistique des extrêmes. En particulier, en chaque site, le seuil statistique régissant l’impact d’une tempête est sélectionné pour cor- respondre à λ = 1 dépassement de ce seuil par an en moyenne. Ce choix repose sur un compromis entre l’obtention d’une durée effective régionale suffisante et une estimation fiable des paramètres de la loi régionale. Le modèle de l’indice maritime implique que ces seuils représentent les indices locaux.
• Plusieurs facteurs physiques expliquent les variations spatiales des indices locaux,
comme la bathymétrie, l’exposition du site par rapport aux tempêtes, la longueur du fetch (pour les hauteurs significatives de vagues) ou la configuration du trait de côte (pour les surcotes de pleine mer).
Ce chapitre décrit la procédure d’échantillonnage des observations qui serviront à l’analyse statistique régionale des événements extrêmes.
3.1
Choix du type de variable à modéliser
Dans cette section, plusieurs critères sont pris en compte pour spécifier le type d’extrêmes à modéliser. Notamment, les deux approches les plus classiques (maxima annuels et POT) y sont comparées.