Introduction générale
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Les vagues jouent un rôle fondamental pour de nombreuses problématiques en
océanographiephysique et disciplines connexes : gestion des zones côtières et des opérations
en mer,conception et dimensionnement de structures marines et portuaires telles qu’une digue
ouune plateforme pétrolière, étude de la morphodynamique côtière et de l’évolution du
littoral,récupération de l’énergie des vagues, etc. De plus, par leurs effets sur les flux entre
l’océan et l’atmosphère, les vagues ont aussi des effets directs ou indirects sur les dynamiques
de circulation océaniques et atmosphériques. La connaissance précise et la prévision de la
climatologie des états de mer (valeurs moyennes et extrêmes) représentent donc des enjeux
importants pour de nombreuses applications.Dep uis les travaux de Sverdrup & Munk (1947)
et les premiers modèles de prévision desvagues dans les années 1950 et 1960 (Gelci et al.,
1957), de nombreuses études théoriqueset observations ont permis le développement de
modèles de description et de prévision desétats de mer de plus en plus sophistiqués. Les
modèles spectraux permettent de représenterl’évolution spatio-temporelle du spectre
directionnel d’énergie (ou d’action) des vagues sousl’effet de forçages météorologiques instationnaires, éventuellement dans des conditionshydrodynamiques (niveau moyen de mer et
courants ambiants) in-stationnaires. Le spectre directionnel d’énergie fournit une information
détaillée sur la répartition de l’énergie desvagues, à la fois en fréquences et en directions. On
peut aussi en déduire des paramètresintégrés caractéristiques de l’état de mer, comme la
hauteur significative spectrale, les périodes moyennes ou de pic, la direction moyenne de
propagation, l’étalement angulaire moyen, etc. Les modèles d’état de mer actuels, WAM
(WAMDI Group, 1988; Komen et al., 1994),WAVEWATCH III (Tolman, 1991, 2002),
SWAN (Booij et al., 1999), TOMAWAC (Benoitet al., 1996a), CREST (Ardhuin et al.,
2001), dits de troisième génération, ont été développésdans les 20 dernières années depuis la
mise au point du modèle WAM par le WAMDIGroup (1988) qui a représenté une avancée
majeure. Ils résolvent l’équation d’évolution duspectre d’énergie (ou d’action) de l’état de
mer sous l’effet combiné de plusieurs processusphysiques, qui créent, dissipent ou tra nsfèrent
l’énergie au sein du spectre. Les modèles detroisième génération ne font pas d’hypothèse a
priori sur la répartition directionnelle oufréquentielle de l’énergie de l’état de mer (hormis
dans certains cas pour la partie hautesfréquences,au-delà d’un certaine fréquence dite
diagnostique). Le spectre est discrétisésuivant une grille en fréquences et directions, et chaque
composante du spectre évolue« librement » sous l’action combinée des différents processus
physiques pris en compte.Le changement climatique est susceptible de modifier les
caractéristiques actuelles du littoral. Bordée par le Golfe de Gascogne, la côte aquitaine est
principalement composée de plages sableuses. Dans ce secteur, les vagues ont un rôle
prédominant dans la dynamique sédimentaire du littoral (CASTELLE et al., 2007). Les
analyses existantes des futures conditions de vagues portent principalement sur les hauteurs
de vagues à l’échelle mondiale et prédisent soit une variation non significative des hauteurs de
vagues, soit une diminution (DEBERNARD & ROED, 2008 ; ZACHARIOUDAKI et al.,
2011). Elles sont basées sur des projections de vagues présentant une résolution spatiale faible
et indiquent des résultats très variables dans le Golfe de Gascogne. De plus, l’étude de la
dynamique littorale nécessite d’autres paramètres que la hauteur de vagues, à savoir les
périodes et directions de vague. Une étude plus régionale des conditions de vague futures a
donc été réalisée afin d’évaluer dans un premier temps les changements potentiels des
conditions de vagues dans le Golfe de Gascogne et d’analyser dans un second temps
l’évolution des flux de sédiments longshore liés aux vagues le long de la côte aquitaine. Cette
étude se base sur des projections de vagues réalisées pour le Golfe de Gascogne, présentant
une résolution spatio-temporelle adaptée àl’analyse des conditions de vagues du large à la
côte (jusqu’à une profondeur d’environ 20 m). L’objectif de ce travail est d’établir un état de
l’art sur la modélisation des vagues dans la zone allant des eaux profondes aux eaux peu-
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Les vagues jouent un rôle fondamental pour de nombreuses problématiques en
océanographiephysique et disciplines connexes : gestion des zones côtières et des opérations
en mer,conception et dimensionnement de structures marines et portuaires telles qu’une digue
ouune plateforme pétrolière, étude de la morphodynamique côtière et de l’évolution du
littoral,récupération de l’énergie des vagues, etc. De plus, par leurs effets sur les flux entre
l’océan et l’atmosphère, les vagues ont aussi des effets directs ou indirects sur les dynamiques
de circulation océaniques et atmosphériques. La connaissance précise et la prévision de la
climatologie des états de mer (valeurs moyennes et extrêmes) représentent donc des enjeux
importants pour de nombreuses applications.Dep uis les travaux de Sverdrup & Munk (1947)
et les premiers modèles de prévision desvagues dans les années 1950 et 1960 (Gelci et al.,
1957), de nombreuses études théoriqueset observations ont permis le développement de
modèles de description et de prévision desétats de mer de plus en plus sophistiqués. Les
modèles spectraux permettent de représenterl’évolution spatio-temporelle du spectre
directionnel d’énergie (ou d’action) des vagues sousl’effet de forçages météorologiques instationnaires, éventuellement dans des conditionshydrodynamiques (niveau moyen de mer et
courants ambiants) in-stationnaires. Le spectre directionnel d’énergie fournit une information
détaillée sur la répartition de l’énergie desvagues, à la fois en fréquences et en directions. On
peut aussi en déduire des paramètresintégrés caractéristiques de l’état de mer, comme la
hauteur significative spectrale, les périodes moyennes ou de pic, la direction moyenne de
propagation, l’étalement angulaire moyen, etc. Les modèles d’état de mer actuels, WAM
(WAMDI Group, 1988; Komen et al., 1994),WAVEWATCH III (Tolman, 1991, 2002),
SWAN (Booij et al., 1999), TOMAWAC (Benoitet al., 1996a), CREST (Ardhuin et al.,
2001), dits de troisième génération, ont été développésdans les 20 dernières années depuis la
mise au point du modèle WAM par le WAMDIGroup (1988) qui a représenté une avancée
majeure. Ils résolvent l’équation d’évolution duspectre d’énergie (ou d’action) de l’état de
mer sous l’effet combiné de plusieurs processusphysiques, qui créent, dissipent ou tra nsfèrent
l’énergie au sein du spectre. Les modèles detroisième génération ne font pas d’hypothèse a
priori sur la répartition directionnelle oufréquentielle de l’énergie de l’état de mer (hormis
dans certains cas pour la partie hautesfréquences,au-delà d’un certaine fréquence dite
diagnostique). Le spectre est discrétisésuivant une grille en fréquences et directions, et chaque
composante du spectre évolue« librement » sous l’action combinée des différents processus
physiques pris en compte.Le changement climatique est susceptible de modifier les
caractéristiques actuelles du littoral. Bordée par le Golfe de Gascogne, la côte aquitaine est
principalement composée de plages sableuses. Dans ce secteur, les vagues ont un rôle
prédominant dans la dynamique sédimentaire du littoral (CASTELLE et al., 2007). Les
analyses existantes des futures conditions de vagues portent principalement sur les hauteurs
de vagues à l’échelle mondiale et prédisent soit une variation non significative des hauteurs de
vagues, soit une diminution (DEBERNARD & ROED, 2008 ; ZACHARIOUDAKI et al.,
2011). Elles sont basées sur des projections de vagues présentant une résolution spatiale faible
et indiquent des résultats très variables dans le Golfe de Gascogne. De plus, l’étude de la
dynamique littorale nécessite d’autres paramètres que la hauteur de vagues, à savoir les
périodes et directions de vague. Une étude plus régionale des conditions de vague futures a
donc été réalisée afin d’évaluer dans un premier temps les changements potentiels des
conditions de vagues dans le Golfe de Gascogne et d’analyser dans un second temps
l’évolution des flux de sédiments longshore liés aux vagues le long de la côte aquitaine. Cette
étude se base sur des projections de vagues réalisées pour le Golfe de Gascogne, présentant
une résolution spatio-temporelle adaptée àl’analyse des conditions de vagues du large à la
côte (jusqu’à une profondeur d’environ 20 m). L’objectif de ce travail est d’établir un état de
l’art sur la modélisation des vagues dans la zone allant des eaux profondes aux eaux peu-