VI e Journées Scientifiques et Techniques du CETMEF, Paris, 4-7 décembre 2006La base de données d’états de mer, nommée ANEMOC, a été construite dans le cadre d’une collaborationentre EDF R&D et le CETMEF (voir par exemple [5]). Les modèles de houle ont été calibrés et validés grâceà des données de houlographes (base de données CANDHIS gérée par le CETMEF, disponible souswww.cetmef.equipement.gouv.fr/donnees/candhis/). On présente sur la figure 5, à titre d’exemple, lesdiagrammes établissant la correspondance entre les quantiles (de 1 % à 99 %) des séries temporelles dehauteur significative de houle mesurée et calculée, pour les sites Ouessant, Ile d’Yeu, Les Minquiers et LeHavre (voir localisation sur la figure 3). Les bouées Ouessant et Ile d’Yeu sont directement exposées auclimat de houle de l’océan Atlantique et situées dans des eaux profondes (Ouessant : −110 m CM), àintermédiaires (Ile d’Yeu : −32 m CM). Les bouées Les Minquiers et Le Havre sont situées à l’intérieur de laManche dans des eaux intermédiaires (Les Minquiers : −38 m CM) à peu profondes (Le Havre : −17 m CM).On observe une bonne adéquation entre les résultats des modèles océanique et côtier et les mesures. AOuessant, le biais positif apparent des modèles s'explique en partie par une tendance du capteur MRU, montésur la bouée-phare BEAIII, à sous-estimer systématiquement les fortes hauteurs de houle (tendance, observéepar le CETMEF lors de comparaison avec une bouée Datawell en 2004 ; le filtre utilisé a été modifié en2006 pour corriger cette dérive). Le modèle côtier fournit des résultats très comparables à ceux du modèleocéanique sur ces quatre sites, ce qui est naturel pour les bouées Ile d’Yeu, Les Minquiers et Ouessant,situées assez loin des côtes, mais plus remarquable pour Le Havre, où le modèle océanique fournit déjà debons résultats malgré la profondeur relativement faible (−17 m CM). D’autres comparaisons sont disponiblesdans [5] et [6].Figure 6 : Cartographie de la valeur moyenne (a) et du quantile à 99 % (b) de H mo obtenue avec le modèleocéanique forcé par les vents ERA-40 sur la période 1979-2002.Les paramètres issus des modèles (surcote, H mo , autres paramètres réduits du spectre de houle) sont stockésà chaque point des grilles de calcul avec un pas de temps fixe (30 mn pour les surcotes, 1 heure pour lesparamètres réduits du spectre d’états de mer). On procède ensuite en chaque nœud à un traitement statistiqueautomatisé des séries temporelles de ces paramètres de manière à déterminer des histogrammes, lesdistributions jointes, etc. La figure 6 présente les cartes de la valeur moyenne (a) et du quantile à 99 % (b) dela hauteur significative de houle, établies à partir des résultats du modèle océanique. Les cartes de la figure 7,de résolution plus fine autour des côtes françaises, représentent la valeur moyenne (a) et le quantile à 99 %(b) de la hauteur significative spectrale établies à partir des résultats du modèle côtier. Le quantile 99 %correspond aux hauteurs significatives dépassées 1 % du temps en moyenne : ces cartes offrent donc une vuesynthétique des conditions d’états de mer les plus sévères simulées sur la période 1979-2002 sur le plateaucontinental européen.Un traitement statistique de détermination de valeurs extrêmes a également été mis en œuvre sur les deuxbases de données obtenues. C’est la méthode dite du renouvellement, ou « Peaks Over Threshold » (POT)qui a été privilégiée. Elle consiste à sélectionner un échantillon de pics indépendants en utilisant uneméthode à seuils. On suppose que le processus d’occurrence des pics est poissonnien. La loi choisie pour
VI e Journées Scientifiques et Techniques du CETMEF, Paris, 4-7 décembre 2006représenter la distribution des pics de hauteur significative spectrale est la distribution généralisée de Pareto(GPD). Dans le cas des surcotes / décotes, les pics sont supposés répartis selon une loi de type Weibulltronquée au niveau du seuil. Les paramètres des lois sont déterminés par la méthode du maximum devraisemblance. On détermine ensuite l’amplitude des événements de périodes de retour extrêmes (décennale,centennale, etc.). Ces traitements ont été automatisés de manière à tracer des cartes de répartition spatiale dessurcotes, décotes et hauteurs significatives extrêmes de houle correspondant à des périodes de retour de 100ans.Figure 7 : Cartographie de la valeur moyenne (a) et du quantile à 99 % (b) de H mo obtenue avec le modèle côtierforcé par les vents ERA-40 sur la période 1979-2002.La figure 8 présente ainsi la répartition des surcotes et décotes centennales. On remarquera les valeursimportantes affichées en Manche, et notamment en Baie de Somme. Ces valeurs doivent faire l’objet d’uncommentaire important : les surcotes considérées ici sont en effets issues d’un traitement numérique, et seprésentent ainsi comme des valeurs instantanées, soit comme la différence (à un instant donné) entre leniveau simulé et le niveau prédit par la théorie de la marée astronomique. Or, la surcote utilisée parl’ingénieur lors du dimensionnement d’un ouvrage est définie de manière un peu différente : il s’agit en effetd’une différence entre niveaux de pleine mer (figure 9). Il arrive que ces deux surcotes soient fort différentes(la surcote instantanée étant toujours supérieure à la surcote de pleine mer), car le signal observé peutprésenter un maximum décalé dans le temps par rapport au signal astronomique. Nos calculs ont montré qu’ilen est ainsi dans la Manche, notamment dans la région de la Baie de Somme, où les surcotes de pleine mersont notablement inférieures à celles apparaissant sur la figure 8. Ce fait est cependant probablement de peud’importance pour l’objectif du projet DISCOBOLE, qui a pour but, rappelons-le, de déterminer l’impact duchangement climatique sur ces phénomènes.III.2 Analyse des tendances passéesL’étape suivante de notre projet a consisté à déterminer d’éventuelles tendances à l’évolution dans lesséries de surcotes et houles extrêmes issues de nos modèles. Nous avons utilisé pour cela une méthodedéveloppée au Laboratoire de Mathématiques de l’Université d’Orsay, fondée sur la théorie des extrêmes etvalidée notamment à EDF R&D pour le traitement de données de températures [7]. Pour s’affranchir ducycle saisonnier que présentent nécessairement nos données (corrélées aux données météorologiques), ontravaille sur la saison la plus propice à l’apparition de valeurs élevées ; puis on recherche une loi polynomialeapprochant au mieux les paramètres de la loi de Pareto gouvernant la répartition des valeurs extrêmes. Si ledegré du polynôme est nul, alors la série concernée peut être considérée comme stationnaire. On trouvera desinformations plus complètes sur cette phase du projet Discobole dans [8].
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