Chaîne de modélisation de vagues

Outre la sécurité des biens et des personnes, pour lesquels Météo-France assure les prévisions de météorologie marine, les états de mer sont importants pour de nombreuses applications qui vont de l'ingénierie côtière et des loisirs nautiques à la télédétection (correction de paramètres mesurés par satellites) ou la géophysique (étude des signaux microsismiques, par exemple). Les états de mer peuvent aussi modifier les courants de façon importante, en particulier en zone littorale.

Les simulations réalisées visent donc répondre à ces nouveaux besoins tout en contribuant à l'évolution des systèmes de prévision de Météo-France.
Les simulations sont réalisées à partir des prévisions de vent et des observations de la position de la banquise, faites soit au Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme et fournies par Météo-France, soit au service météorologique des Etats-Unis (NOAA/NCEP), en cas de problème de transmission.

La plupart de calculs sont réalisés avec le code WAVEWATCH III™, développé dans le cadre d'une collaboration entre le service météorologique des Etats-Unis (NOAA/NCEP) le SHOM, l'Université de Darmstadt en Allemagne, ainsi que d'autres partenaires.
Ce code calcule l'évolution de l'état de la mer en le décomposant en un spectre d'onde se propageant dans différentes directions et avec différentes périodes T. En eau profonde la vitesse de déplacement de l'énegie des vagues est U+Cg où U est la vitesse du courant proche de la surface, et Cg est la vitesse de groupe intrinsèque Cg=gT/(4π) avec g est l'accélération due à la gravité. Cette somme est vectorielle: un courant opposé à la direction de propagation ralentit la propagation. Cette propagation est calculée sur une grille régulière ou irrégulière.

Extrait, pour la zone Bretagne, du maillage non structuré utilisé dans les modèles de vagues.

Extrait de la grille irrégulière de la mer d'Iroise dans l'archipel de Molène

Au cours de la propagation l'énergie des vagues est augmentée ou diminuée par les effets du vent, du déferlement, et les échanges d'énergie entre les différentes composantes.
Dans certains cas on peut négliger ces effets (en dehors de la zone de déferlement), et des logiciels de propagations seule sont utilisés. C'est le modèle REF-DIF (version de Eloi Melo, Université de Florianopolis, Brésil), qui devrait bientôt être abandonné, et le code de tracé de rayons à rebours, CRESTp (développé au SHOM).
En outre, des mesures ont été acquises lors de campagnes de validation couvrant une large gamme de conditions. La validité des prévisions cotières dépend essentiellement de deux facteurs : la qualité des prévisions au large et la qualité du modèle de transformation entre le large et la côte. Ces deux aspects fond l'objet d'améliorations continues.

Il s'agit en particulier :

• d'améliorer les performance des codes de calcul,

• d'améliorer la compréhension des processus de génération, dissipation et propagation des vagues,

• d'enrichir les modèles par la prise en compte de l'ensemble des processus importants, sans augmenter le temps calcul au delà des capacités actuelles.