Chapitre II
Modèle WaveWatch III
16
Sin représente l'énergie donnée aux vagues par le vent
Snl représente l'énergie échangée par les différentes composantes des vagues, entre elles.
En effet, ces effet sont très faibles pour la houle qui se propage comme si les composantes
étaient indépendantes les unes des autres (les vagues sont alors "linéaires" parce que le
mouvement associé à l'ensemble des composantes est la somme du mouvement de chaque
composante, d'où l'intérêt de la décomposition spectrale). Par contre lorsque le vent souffle
assez fort ces échanges dits "non-linéaires" sont très importants.
Sds représente la dissipation de l'énergie des vagues par formation de moutons en surface.
Ce phénomène est d'autant plus important que le vent souffle fort. Ces trois termes sont des
vitesses d'évolution de l'énergie de chaque composante du spectre. Leur combinaison permet
de représenter l'évolution du champ de vague par des conditions de vent variables.
Près des côtes le fond influence les vagues par les variations de profondeur à des échelles
supérieures à la longueur d'onde, représentées dans les équations (II.1) et (II.2). Les plus
petites échelles sont importantes par faible profondeur ("faible" dépend de la longeur d'onde
et de la hauteur des vagues, et cela peut être à partir de 30 m pour des vagues moyennes de 2
m de hauteur et période 15 secondes, mais beaucoup plus, disons 100 m pour de grosses
vagues de 6 m). Ainsi la rugosité du fond à l'échelle de 10 cm à 10 m modifie le frottement
sur le fond et la dissipation de l'énergie des vagues (on ajoute un terme source Sbf. de
dissipation de l'énergie des vagues par friction sur le fond). La nature du fond peut aussi
provoquer la dissipation d'énergie à l'intérieur des sédiments (vases ou sables grossiers et
graviers), et certains distinguent cet effet de la friction avec un terme additionnel de
dissipation Sbds . Enfin la topographie à l'échelle de la longueur d'onde influence elle aussi
l'évolution des vagues et n'est pas représentée dans l'équation (II.3), on peut la représenter
sous la forme d'un terme de réflexion et diffusion Sbscat qui est actuellement l'objet de
recherches au SHOM. Au total on ajoute alors trois termes sources :
S = S in + S nl + S ds + S bf + S bds + S bscat
(II.4) [2]
II.2. Paramétrisation des termes sources
L'approche décrite ici est celle des modèles de prévision des vagues de "3ème génération", qui
diffère de la "deuxième génération" par la manière de calculer le terme d'échanges nonlinéaires S nl . Au large, où S = S in + S nl + S ds la représentation numérique du terme S nl est
actuellement un facteur limitant. En effet la théorie des interactions non linéaires (développée
par Klaus Hasselmann et Vladimir Zakharov dans les années 1960) dit que Snl est une
fonction assez compliquée du spectre E(f,q) qui est très longue à calculer. Une
approximation, dite des "interactions discrètes" (DIA) a donc été développée par Klaus et
Suzanne Hasselmann dans les années 1980, et elle est toujours au cœur de l'ensemble des
modèles de vagues opérationnel, avec peut-être une exception. Le SHOM, à la suite de l'ONR
(Etats-Unis) et du Rijkwaterstaat (Pays-Bas), co-finance le développement de méthode de
calcul rapide et aussi exactes que possibles de ce terme S nl , afin de remplacer le DIA.
Modèle WaveWatch III
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Sin représente l'énergie donnée aux vagues par le vent
Snl représente l'énergie échangée par les différentes composantes des vagues, entre elles.
En effet, ces effet sont très faibles pour la houle qui se propage comme si les composantes
étaient indépendantes les unes des autres (les vagues sont alors "linéaires" parce que le
mouvement associé à l'ensemble des composantes est la somme du mouvement de chaque
composante, d'où l'intérêt de la décomposition spectrale). Par contre lorsque le vent souffle
assez fort ces échanges dits "non-linéaires" sont très importants.
Sds représente la dissipation de l'énergie des vagues par formation de moutons en surface.
Ce phénomène est d'autant plus important que le vent souffle fort. Ces trois termes sont des
vitesses d'évolution de l'énergie de chaque composante du spectre. Leur combinaison permet
de représenter l'évolution du champ de vague par des conditions de vent variables.
Près des côtes le fond influence les vagues par les variations de profondeur à des échelles
supérieures à la longueur d'onde, représentées dans les équations (II.1) et (II.2). Les plus
petites échelles sont importantes par faible profondeur ("faible" dépend de la longeur d'onde
et de la hauteur des vagues, et cela peut être à partir de 30 m pour des vagues moyennes de 2
m de hauteur et période 15 secondes, mais beaucoup plus, disons 100 m pour de grosses
vagues de 6 m). Ainsi la rugosité du fond à l'échelle de 10 cm à 10 m modifie le frottement
sur le fond et la dissipation de l'énergie des vagues (on ajoute un terme source Sbf. de
dissipation de l'énergie des vagues par friction sur le fond). La nature du fond peut aussi
provoquer la dissipation d'énergie à l'intérieur des sédiments (vases ou sables grossiers et
graviers), et certains distinguent cet effet de la friction avec un terme additionnel de
dissipation Sbds . Enfin la topographie à l'échelle de la longueur d'onde influence elle aussi
l'évolution des vagues et n'est pas représentée dans l'équation (II.3), on peut la représenter
sous la forme d'un terme de réflexion et diffusion Sbscat qui est actuellement l'objet de
recherches au SHOM. Au total on ajoute alors trois termes sources :
S = S in + S nl + S ds + S bf + S bds + S bscat
(II.4) [2]
II.2. Paramétrisation des termes sources
L'approche décrite ici est celle des modèles de prévision des vagues de "3ème génération", qui
diffère de la "deuxième génération" par la manière de calculer le terme d'échanges nonlinéaires S nl . Au large, où S = S in + S nl + S ds la représentation numérique du terme S nl est
actuellement un facteur limitant. En effet la théorie des interactions non linéaires (développée
par Klaus Hasselmann et Vladimir Zakharov dans les années 1960) dit que Snl est une
fonction assez compliquée du spectre E(f,q) qui est très longue à calculer. Une
approximation, dite des "interactions discrètes" (DIA) a donc été développée par Klaus et
Suzanne Hasselmann dans les années 1980, et elle est toujours au cœur de l'ensemble des
modèles de vagues opérationnel, avec peut-être une exception. Le SHOM, à la suite de l'ONR
(Etats-Unis) et du Rijkwaterstaat (Pays-Bas), co-finance le développement de méthode de
calcul rapide et aussi exactes que possibles de ce terme S nl , afin de remplacer le DIA.