Chapitre III
Modèle Roms et résolution numérique
Modèle Roms et résolution numérique
23
Introduction
Le modèle numérique Roms est un modèle 3D qui permet le calcul des variables physiques de
l’océan (Température, salinité, vitesse des courants, transport, élévation du niveau de la mer.
Ce modèle fait partie des modèles numériques «nouvelle génération » utilisant des schémas
numériques ainsi que des paramétrisations de qualité. Ce modèle résout les équations primitives
de Navier-Stokes couplées avec des équations de conservation pour la température et la salinité,
et l’équation d’état de l’eau de mer. Cette résolution permet de connaître l'évolution temporelle
(prédiction) de ces variables physiques. Des hypothèses de simplification sont indispensables
pour résoudre un tel système d’équation, la résolution de ce système nécessite une base de
données, une discrétisation temporelle et spatiale de calcul, une connaissance des conditions
initiales et des conditions aux limites de ces champs physiques en tout point du domaine
modélisé. Tous ces points intéressants seront détaillés dans les paragraphes suivants.
III.1. Présentation
Roms« Regional Oceanic Modeling System » est un code numérique résolvant les équations de
la mécanique des Fluides Géophysiques suivant les approximations de Boussinesq,
hydrostatique et d’incompressibilité. Roms est un modèle tridimensionnel qui permet le calcul
des variables physiques de l’océan dont la température, la salinité, les vitesses de déplacement,
l’élévation de la surface libre mais aussi des variables dérivées comme l’énergie cinétique, la
densité, la vorticité, la fonction courant... Ce modèle fait partie des modèles numériques «
nouvelle génération » utilisant des schémas numériques ainsi que des paramétrisations de
qualité. L’ancêtre de Roms est un code appelé SPEM (Semi Spectral Primitive Equation
Model). Il a été développé à l’université de Rutgers par Haidvogel (1991), et se caractérise par
l’hypothèse du toit rigide et des coordonnées sigma classiques. Song and Haidvogel (1994) ont
ensuite développé une version plus élaborée appelée SCRUM (S-CoordinateRutgersUniversity
Model) qui intègre une surface libre et des coordonnées verticales sigma généralisées
permettant d’augmenter la résolution verticale en surface et au fond. Ce qui permet à la fois de
mieux représenter les couches de mélanges de surface et du fond mais également de rendre plus
horizontaux les niveaux supérieurs, amenant à une résolution homogène dans la couche de
surface. Depuis une dizaine d’années, Roms a connu sous l’impulsion de la communauté
internationale d’utilisateurs, de nombreux développements qui font de lui un outil polyvalent
tant dans la diversité des configurations employées (celle-ci allant de la circulation côtière, pour
laquelle il a été initialement conçu, jusqu’à la circulation en Bassin), que dans les moyens mis
en œuvre (outils de pré et post processing ; Roms Tools). Il offre la possibilité de déployer des
traceurs passifs, des flotteurs lagrangiens et des mouillages numériques. A ceci s’ajoute la
possibilité d’intégrer des modules de disciplines dépendantes de l’hydrodynamique telle que la
biologie, la sédimentologie ou la biogéochimie. (Couvelard, 2007). On peut résumer les
principaux caractéristiques du Roms dans les points suivants :
Modèle hydrostatique aux équations primitives.
Coordonnées verticales de type sigma généralisées.
Modèle Roms et résolution numérique
Modèle Roms et résolution numérique
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Introduction
Le modèle numérique Roms est un modèle 3D qui permet le calcul des variables physiques de
l’océan (Température, salinité, vitesse des courants, transport, élévation du niveau de la mer.
Ce modèle fait partie des modèles numériques «nouvelle génération » utilisant des schémas
numériques ainsi que des paramétrisations de qualité. Ce modèle résout les équations primitives
de Navier-Stokes couplées avec des équations de conservation pour la température et la salinité,
et l’équation d’état de l’eau de mer. Cette résolution permet de connaître l'évolution temporelle
(prédiction) de ces variables physiques. Des hypothèses de simplification sont indispensables
pour résoudre un tel système d’équation, la résolution de ce système nécessite une base de
données, une discrétisation temporelle et spatiale de calcul, une connaissance des conditions
initiales et des conditions aux limites de ces champs physiques en tout point du domaine
modélisé. Tous ces points intéressants seront détaillés dans les paragraphes suivants.
III.1. Présentation
Roms« Regional Oceanic Modeling System » est un code numérique résolvant les équations de
la mécanique des Fluides Géophysiques suivant les approximations de Boussinesq,
hydrostatique et d’incompressibilité. Roms est un modèle tridimensionnel qui permet le calcul
des variables physiques de l’océan dont la température, la salinité, les vitesses de déplacement,
l’élévation de la surface libre mais aussi des variables dérivées comme l’énergie cinétique, la
densité, la vorticité, la fonction courant... Ce modèle fait partie des modèles numériques «
nouvelle génération » utilisant des schémas numériques ainsi que des paramétrisations de
qualité. L’ancêtre de Roms est un code appelé SPEM (Semi Spectral Primitive Equation
Model). Il a été développé à l’université de Rutgers par Haidvogel (1991), et se caractérise par
l’hypothèse du toit rigide et des coordonnées sigma classiques. Song and Haidvogel (1994) ont
ensuite développé une version plus élaborée appelée SCRUM (S-CoordinateRutgersUniversity
Model) qui intègre une surface libre et des coordonnées verticales sigma généralisées
permettant d’augmenter la résolution verticale en surface et au fond. Ce qui permet à la fois de
mieux représenter les couches de mélanges de surface et du fond mais également de rendre plus
horizontaux les niveaux supérieurs, amenant à une résolution homogène dans la couche de
surface. Depuis une dizaine d’années, Roms a connu sous l’impulsion de la communauté
internationale d’utilisateurs, de nombreux développements qui font de lui un outil polyvalent
tant dans la diversité des configurations employées (celle-ci allant de la circulation côtière, pour
laquelle il a été initialement conçu, jusqu’à la circulation en Bassin), que dans les moyens mis
en œuvre (outils de pré et post processing ; Roms Tools). Il offre la possibilité de déployer des
traceurs passifs, des flotteurs lagrangiens et des mouillages numériques. A ceci s’ajoute la
possibilité d’intégrer des modules de disciplines dépendantes de l’hydrodynamique telle que la
biologie, la sédimentologie ou la biogéochimie. (Couvelard, 2007). On peut résumer les
principaux caractéristiques du Roms dans les points suivants :
Modèle hydrostatique aux équations primitives.
Coordonnées verticales de type sigma généralisées.