UM 110 (CNRS/UTLN/AMU/IRD)

Mes activités de recherche

LSEET-LEPI (modélisation atmosphérique)

 

 

 

 

 

 

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Maître de Conférences au LSEET-LEPI (UMR 6017)


 

Ce thème de recherche concerne la modélisation des champs atmosphériques dans la zone côtière méditerranéenne. Cette activité a pour but de mieux connaître la structure spatio-temporelle des champs de vent. Les situations météorologiques typiques se déroulant dans la région sont spécifiquement étudiées (Mistral, vent d’Est, brises) :

L’outil central est le code de calcul à méso-échelle RAMS, développé à l’Université du Colorado. La prise en main de ce code a été relativement fastidieuse, mais il est désormais pleinement opérationnel et il a été validé pour la zone côtière méditerranéenne que nous étudions plus particulièrement.

 

Etude couplée climatologique/numérique du champ de vent en zone côtière – application au potentiel éolien

 

Le but de cette étude a été de connaître le potentiel éolien en zone maritime méditerranéenne nécessaire à l’implantation de futures éoliennes offshore flottantes. Ce type d’éoliennes permet l’exploitation de sites plus éloignés de la côte que les éoliennes sur pieux utilisées jusqu’à présent.

Les cartes de potentiel éolien ‘’classiques’’ sont issues de données statistiques de stations météorologiques terrestres. Ce réseau de stations est assez dense à terre, mais il est difficile d’extrapoler les résultats obtenus à la mer, non seulement à cause du changement de l’intensité du vent mais également à cause de l’apparition de zone d’abris ou de sillage dus au relief côtier à petite échelle. D’autre part, des simulations numériques peuvent être réalisées pour la zone maritime, mais il n’est pas possible de le faire à haute résolution sur une zone assez large et sur une période de 20 ans nécessaire à l’obtention de statistiques fiables. Le principe de cette étude a été de combiner des simulations numériques de champ de vent à haute résolution dans la zone côtière méditerranéenne à une étude climatologique statistique de la même région, de façon à créer des cartes précises de potentiel éolien maritime.

Une étude bibliographique de la climatologie de la région côtière méditerranéenne a été effectuée dans le but de recenser et de caractériser les divers types de vents de la zone étudiée. Outre ces renseignements, une analyse statistique a été conduite à partir de données météorologiques fournies par le Centre Européen de la Prévision Météorologique à Moyen Terme (ECMWF) sur une vingtaine d’année afin de visualiser les tendances générales des épisodes de vent sur un large domaine. Cette analyse a ensuite été complétée par une étude très locale menée au moyen de données enregistrées par la station météorologique de Marignane. Ceci a permis de connaître le type et l’occurrence des différentes situations météorologiques en fonction des périodes de l’année. Pour chacun de ces cas, une simulation numérique à haute résolution (1 km) a été effectuée et associée ensuite à la probabilité statistique du dit cas. Finalement des cartes de potentiel éolien et de densité de puissance du vent ont été réalisées.

 

Etude numérique du champ de vent en zone côtière à échelle locale

 

La complexité géographique à petite échelle de la zone côtière induit des processus complexes dans la dynamique des vents, processus qui ont de plus tendance à interagir. Trois particularités sont plus particulièrement étudiées grâce à des simulations numériques à haute résolution :

 

- le trait de côte : plus spécifiquement dans les régimes de brises. La brise a en effet tendance à être grossièrement perpendiculaire à la côte. Les variations à petite échelle de direction de la côte vont jouer sur la brise à basse altitude (‘’shallow breeze’’), alors que le trait de côte plus global va influer sur la brise à plus haute altitude (‘’deep breeze’’). On peut donc avoir deux niveaux de brises ayant des directions assez différentes.

- la topographie : suivant l’importance et la forme de la singularité topographique (collines, vallée), le vent à basse altitude peut être dévié horizontalement (contournement de relief ou canalisation par vallée) ou verticalement (franchissement d’une barre de relief). Des simulations de brises effectuées récemment ont montré que des reliefs à petite échelle (de l’ordre de 3 à 4 km) pouvaient modifier fortement la dynamique de la brise à basse altitude, créant des zones protégées ou divisant une zone de relief en une partie contournée et une partie franchie, à quelques kilomètres l’une de l’autre. Une étude numérique est également en cours concernant le vent d’Est, d’origine marine. Bien qu’impliquant des processus à échelle plus large, les reliefs relativement élevés au niveau de la côte sont susceptibles de modifier assez fortement la dynamique de ces vents à basse altitude en zone côtière, notamment par des phénomènes de blocage.

- l’inhomogénéité des surfaces : plus spécifiquement dans les régimes de brises aussi. Si le phénomène de transition terre/mer est clairement identifié au niveau de la surface (rugosité, albédo, inertie thermique), les effets dus à la disparité des surfaces continentales à petite échelle sont moins connus. La présence de grandes agglomérations, ayant sur quelques kilomètres carrés des caractéristiques très différentes des zones environnantes, doit être mieux pris en compte, aussi bien au niveau de la modélisation elle même qu’au niveau de la dynamique atmosphérique.

Exemple de simulation

 

Les modélisations effectuées ont été validées grâce aux campagnes de mesures expérimentales réalisées dans la région (FETCH 1998 et ESCOMPTE 2001). Les simulations à haute résolution (1 km) ont montré une bonne prise en compte des effets locaux.

Exemple de validation

 

 PUBLICATIONS

 

ARTICLES :

 

* GUENARD V., DROBINSKI P., CACCIA J.L., TEDESCHI G. & CURRIER P., ‘’Dynamics of the MAP IOP-15 severe Mistral event: observations and high-resolution numerical simulations’’, Q.J.R. Meteorol. Soc, Vol. 132, pp. 757-777, 2006.

* PEZZOLI A., TEDESCHI G. & RESCH F., ‘’Numerical simulation of strong wind situations near the Mediterranean French coast: comparison with FETCH data’’, J. of Applied Meteorology, Vol. 43, n°7, pp. 997-1015, 2004.

* PEZZOLI A., RESCH F. & TEDESCHI G., ‘’Effetti della stratificazione atmosferica sull’interazione vento-onde in zona costiera’’, Ac. Sciences Turin, Memorie Sc. Fis., pp. 1-23, 2004.

 

COMMUNICATIONS :

 

* CELIE S., TEDESCHI G. & RESCH F., ‘’Breeze event on the French Mediterranean coast during the ESCOMPTE campaign: numerical simulation and experimental data analysis’’, European Geosciences Union, Geophysical Research Abstracts, Vol. 8, EGU06-A-03502, Vienna, Austria, April 2006.

* CRISTOFORI E., PEZZOLI A., RESCH F. & TEDESCHI G., ‘’Importance of correcting wind input for wave simulations: analysis of a Mistral event in the French Mediterranean coastal zone’’, European Geosciences Union, Geophysical Research Abstracts, Vol. 8, EGU06-A-03008, Vienna, Austria, April 2006.

* GUENARD V., TEDESCHI G., DROBINSKI P. & CACCIA J.L., ‘’Wave breaking over local topography during the MAP IOP 15 mistral event: Observations and high-resolution numerical simulations’’, 28th International Conference of Alpine Meteorology, Zadar, Croatia, May 2005.

* GUENARD V., DROBINSKI P., CACCIA J.L. & TEDESCHI G., “The mistral: gap or downslope wind ?”, 1st EGU General Assembly, Nice, France, April 2004.

* GUENARD V., CACCIA J.L. & TEDESCHI G., “The vertical structure of the mistral observed during ESCOMPTE”, Mesoscale Transport Dilution ESCOMPTE workshop, Paris, France, Jan. 2004.

* GUENARD V., TEDESCHI G. & CACCIA J.L., “Numerical simulation of a mistral event occurring during the ESCOMPTE field experiment”, EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, April 2003.

* PEZZOLI A., TEDESCHI G. & RESCH F., ‘’Numerical simulation of strong wind situations near the Mediterranean French coast: comparison with FETCH data’’, IUGG XXIII General Assembly, JSM03/09A/D-001, Sapporo, Japan, July 2003.