CHAPITRE 2 : LES MODELES NUMERIQUES DE LA CIRCULATION OCEANIQUE
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LES MODELES NUMERIQUES DE LA CIRCULATION OCEANIQUE
La modélisation permet de fournir une image tridimensionnelle de l‟évolution des variables
océaniques. Elle repose sur l‟adaptation de modèles théoriques aux moyens numériques.
Depuis une trentaine d‟année, la constante augmentation des ressources en calcul (capacité de
stockage et puissance de calcul) permet d‟atteindre des résolutions de plus en plus importantes
et donc la représentation d‟échelles spatio-temporelles de plus en plus petites (Marsaleix et al.
2006) Cette approche constitue un 29 axe majeur dans la recherche sur la méso et submésoéchelle puisqu‟on est aujourd‟hui capable de les résoudre dans des approches régionales.
La limite de cette technique vient du fait que ni le modèle, ni ces forçages ne sont parfaits. La
solution est donc une représentation imparfaite delà réalité.
II.1 SYMPHONIE : un modèle numérique de circulation océanique
SYMPHONIE est un modèle de circulation océanique 3D à surface libre développé au
POC (Pôle Océan et Couplage) de l‟Observatoire Midi-Pyrénées de Toulouse. Il fait partie du
système SIROCO (SimulationRéaliste de L‟OcéanCOtier qui s‟est donné pour mission de
fournir des outils numériques de modélisation océanique de l‟environnement côtier. Afin de
représenter les différents processus, il tient compte des forçages relatifs aux zones frontalières
(forçages de marée, de vent, de chaleur et de salinité, apport d‟eau douce par les fleuves, ...).
Le modèle est basé sur les équations de Navier-Stokes adaptées à l‟océanographie sous
différentes hypothèses que nous décrirons et justifierons dans ce chapitre. Dans le cadre de
cette étude, nous l‟utiliserons sous l‟hypothèse hydrostatique, mais une version nonhydrostatique est également développée au POC. Le code est écrit en FORTRAN et
parallélisé grâce à la bibliothèque MPI. Il a été utilisé et validé sur des études côtières et
régionales comme le panache du Rhône en Méditerranée nord occidentale (Estournel et al.
[1997], Marsaleix et al. [1998], Estournel et al. [2001]), la circulation sur le plateau du Golfe
de Lion (Auclair et al. [2001], Estournel et al. [2003], Auclair et al. [2003], Gatti et al.
[2006]), le cascading (DufauJulliand et al. [2004], Ulses et al. [2008]), la formation d‟eau
dense dans le Golfe de Thermaikos (Estournel et al. [2005]) et dans le Golfe du Lion
(Herrmann and Somot [2008]), la circulation dans le Golfe de Gascogne (Herbert et al.
[2011]). Il a récemment servi à l‟estimation de la dispersion des radioéléments suite à
l‟accident de la centrale nucléaire de Fukushima (Estournel et al. [2012]). L‟implémentation
d‟un module de vague a également permis d‟étudier leur impact sur la circulation littorale lors
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LES MODELES NUMERIQUES DE LA CIRCULATION OCEANIQUE
La modélisation permet de fournir une image tridimensionnelle de l‟évolution des variables
océaniques. Elle repose sur l‟adaptation de modèles théoriques aux moyens numériques.
Depuis une trentaine d‟année, la constante augmentation des ressources en calcul (capacité de
stockage et puissance de calcul) permet d‟atteindre des résolutions de plus en plus importantes
et donc la représentation d‟échelles spatio-temporelles de plus en plus petites (Marsaleix et al.
2006) Cette approche constitue un 29 axe majeur dans la recherche sur la méso et submésoéchelle puisqu‟on est aujourd‟hui capable de les résoudre dans des approches régionales.
La limite de cette technique vient du fait que ni le modèle, ni ces forçages ne sont parfaits. La
solution est donc une représentation imparfaite delà réalité.
II.1 SYMPHONIE : un modèle numérique de circulation océanique
SYMPHONIE est un modèle de circulation océanique 3D à surface libre développé au
POC (Pôle Océan et Couplage) de l‟Observatoire Midi-Pyrénées de Toulouse. Il fait partie du
système SIROCO (SimulationRéaliste de L‟OcéanCOtier qui s‟est donné pour mission de
fournir des outils numériques de modélisation océanique de l‟environnement côtier. Afin de
représenter les différents processus, il tient compte des forçages relatifs aux zones frontalières
(forçages de marée, de vent, de chaleur et de salinité, apport d‟eau douce par les fleuves, ...).
Le modèle est basé sur les équations de Navier-Stokes adaptées à l‟océanographie sous
différentes hypothèses que nous décrirons et justifierons dans ce chapitre. Dans le cadre de
cette étude, nous l‟utiliserons sous l‟hypothèse hydrostatique, mais une version nonhydrostatique est également développée au POC. Le code est écrit en FORTRAN et
parallélisé grâce à la bibliothèque MPI. Il a été utilisé et validé sur des études côtières et
régionales comme le panache du Rhône en Méditerranée nord occidentale (Estournel et al.
[1997], Marsaleix et al. [1998], Estournel et al. [2001]), la circulation sur le plateau du Golfe
de Lion (Auclair et al. [2001], Estournel et al. [2003], Auclair et al. [2003], Gatti et al.
[2006]), le cascading (DufauJulliand et al. [2004], Ulses et al. [2008]), la formation d‟eau
dense dans le Golfe de Thermaikos (Estournel et al. [2005]) et dans le Golfe du Lion
(Herrmann and Somot [2008]), la circulation dans le Golfe de Gascogne (Herbert et al.
[2011]). Il a récemment servi à l‟estimation de la dispersion des radioéléments suite à
l‟accident de la centrale nucléaire de Fukushima (Estournel et al. [2012]). L‟implémentation
d‟un module de vague a également permis d‟étudier leur impact sur la circulation littorale lors