SHOM

Amélioration des performances numériques du modèle HYCOM :
application aux prévisions dans le Golfe de Gascogne

Contexte

HYCOM (HYdrodynamic Coordinates Ocean Modelling) est un modèle numérique de circulation océanique dont les objectifs sont

  1. de fournir des conditions aux limites fiables pour des modèles régionaux et côtiers plus précis de courants marins pour décrire par exemple l’évolution des courants et hauteurs d’eau près des côtes et des estuaires.
  2. de fournir une description précise de la circulation à l’échelle régionale grâce à la prise en compte de forçages réalistes et d’observations (in situ et satellitales) introduites par assimilation de données.

Ce modèle est utilisé par le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM) pour la prédiction des courants océaniques dans le Golfe de Gascogne et au large de la Péninsule Ibérique. HYCOM est composé de différents modules numériques permettant de prendre en compte un grand nombre de phénomènes : son couplage avec un modèle atmosphérique et une résolution à l’échelle du globe permet de prévoir des variations à l’échelle climatique, celui avec un modèle de vagues et une résolution métrique décrit la physique à très courte échéance à l’échelle littorale. La prise en compte d’une telle variété de phénomènes physiques débouche sur des questions mathématiques, numériques et informatiques qui représentent de vrais défis.

Ci-dessous une carte des températures au large du Golfe de Gascogne et de la Péninsule Ibérique. Simulation numérique à l’aide de HYCOM (source : Service Hydrographique et Océanographique de la Marine)

golfgascogne

L’objectif de la collaboration IMT/SHOM est de tester et valider différentes améliorations des schémas numériques mis en œuvre dans HYCOM :

  1. modélisation numérique plus efficace des ondes de gravité externe via un schéma numérique “faible nombre de Mach” (utilisé en général pour modéliser des fluides faiblement compressibles).
  2. obtention de conditions aux limites adaptées type conditions aux limites transparentes pour interfacer le code local avec le code de circulation global.
  3. mise en place de stratégie pour gérer les fronts secs et la disparition de couches.
  4. intégrer des modèles dispersif de propagation de vagues pour la prévision des hauteurs de vagues près des cotes.

Références

  1. M. Parisot, J.-P. Vila,
    Centered-potential regularization of the advection upstream splitting method.
    SIAM Journal on Numerical Analysis (2016).
  2. F. Couderc, A Duran, J.-P. Vila,
    An explicit asymptotic preserving low Froude scheme for the multilayer shallow water model with density stratification.
    soumis arXiv : 1607.00200 (2017).
  3. A. Duran, J.-P. Vila,
    An entropy-satisfying scheme on general staggered grid for the multilayer shallow water model.
    soumis (2017).
  4. C. Besse, B. Mesognon-Girault, P. Noble,
    Artificial boundary conditions for the linearized Benjamin-Bona-Mahony equation.
    hal-01305360 2017.
  5. C. Besse, P. Noble, D. Sanchez,
    Discrete transparent boundary conditions for the mixed KDV-BBM equation.
    J. Comp. Phys 345 (2017), pp. 484-509.

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