Retour d’expérience sur l’étude des houles et des surcotes cycloniques Application pour les études de risque de submersion marine Sophie Lecacheux, Rodrigo Pedreros, F. Boulaya JST– 3 au 5 12/2012 – Paris

PLAN Introduction Génération des houles à partir du modèle NAH en Atlantique Nord Vision paramétrique d’un cyclone Application pour les études de risque : Exemple du projet ARAI3 Perspectives

Introduction Particularité des cyclones: - Phénomène rapide et localisé => mauvaise représentation par les modèles atmosphériques / météorologiques globaux - Nécessité de modèles adaptés (résolution spatio-temporelle accrue champ de vent) Bouée 41100 Météo-France(15,75°N, 57,90°W) NAH (15,75°N, 57,75°W) Cyclone DEAN (2007) ????

Application: modélisation des vagues cycloniques de Dean (2007) en zone côtière à partir des données NAH On regarde les résultats sur l’isobathe 10m car au-delà la résolution de la bathy n’est pas suffisante pour voir les phénomènes très peu profonds Les zones les plus exposées (résultats à 10 m) sont orientées sud-est : Sud de la Désirade (4m à Beauséjour) Sud et est de Marie Galante (4,5 m Capesterre, 3m Grand-Bourg, Saint Louis protégé) Sud et est des Saintes (6m sur grand ilet, 5m sur pointe sud et grande Anse) Côte aux vent de Basse Terre (4,5 m Capesterre, le nord un peu protégé par Grande-Terre) Côtes nord et sud de Grande Terre (5m à l’est mais pas d’habitation, 3m sur toute la côte sud) De nombreuses limitations : Données NAH disponibles en Atlantique Nord uniquement et seulement pour les cyclones récents Pas de données de pression pour modéliser les surcotes => Insuffisant pour réaliser des études de risque

Vision paramétrique d’un cyclone (1) (Best Tracks) Un double intérêt : Avoir à disposition des données de vent réalistes pour un grand nombre de cyclones (même anciens) Créer des cyclones fictifs en faisant varier les paramètres => Adapté pour les études de risque

Vision paramétrique d’un cyclone (2) Application pour les vagues Exemple cyclone Gamède Apport de l’asymétrie Asymétrique Symétrique 1 2 1 1 2 2 2 1

Vision paramétrique d’un cyclone (3) Application pour les vagues Exemple cyclone Bill Apport de la fusion avec les vents synoptiques 2007

Application pour les études de risque : exemple d’ARAI 3 en Polynésie Risque cyclonique modéré par rapport à d’autres bassins comme l’Atlantique nord (risque plus important pour les archipels de la Société et des Australes) Depuis 1970, environ 45 cyclones majeurs ont touché la Polynésie française Première cartographie de l’aléa pour les PPRL (2006) basée sur des scénarios déterministes pour chaque archipel Tahiti Risque décroissant

Application : ARAI 3 (2) Objectifs ARAI3 : Réévaluation des scénarios de référence de manière plus réaliste Cartographie de la submersion avec un modèle vague-à-vague Enrichissement de la base avec par cyclones fictifs avec la méthode du bootstrap = 132 ans de données Modélisation des champs de vent param. + modélisation des vagues avec WW3 et SWAN et des surcotes avec MARS Cyclones historiques (base JTWC) = 72 cyclones sur 33 ans de données Modélisation de la submersion avec un modèle vague-a-vague (SWASH) Analyse statistique Méthode POT/GPD Extraction des séries temporelles avant le récif CR Réunion ARAI 3 du 06/07/2011

Application : ARAI 3 (3) Validation et décomposition des phénomènes pour OLI (2007) à Tubuai: Faible contribution du vent dans la surcote atmosphérique à l’extérieur et à l’intérieur du lagon Contribution majoritaire du set-up dans la surcote totale Surcote atmosphérique Tahiti Tubuai Hs Tahiti Apport des vagues dans la surcote Tubuai 10

Etude BAIRDS (2005) à Faratea Hs100yr~7.5m Application : ARAI 3 (4) Houles cycloniques Calcul des périodes de retour 10ans et 100ans Données historiques restreintes intervalles de confiance et incertitudes importants Détermination de gammes de valeurs sur des secteurs homogènes de la côte Côtes sud-ouest les plus fréquemment exposées aux houles cycloniques…. Mais les côtes nord sont les plus exposées en cas de passage d’un cyclone à proximité de l’île => Apport des cyclones fictifs Hs/Tp 100yr Surcotes cycloniques Nombre d’évènements insuffisant pour faire l’analyse statistique Détermination d’une valeur approximative de 50 cm pour une période de retour centennale (maximum simulé à proximité des îles) Hs 10yr 11

Application : ARAI 3 (5) + = Matavai (scénario centennal): Hs=10m / Tp=12s Marée PMVE: 10cm (cf niv moy) Surcote atmosphérique : 50cm ENM: 50cm (Slangen et al., 2011) Fort impact des vagues => utilité du modèle vague-à-vague par rapport à un simple croisement topographie / niveau d’eau Niveau moyen: marée surcote atmo ENM + = 12

Perspectives Utilisation de bases de cyclones synthétiques générées à partir de données de ré-analyses (ou de projections) grâce à des modèles statistiques sur les paramètres cycloniques (Emanuel et al., 2006)* Prise en compte de nombreuses configurations et types de trajectoires Diminution des incertitudes et possibilité de calculer des périodes de retour plus importantes Possibilité de travailler avec des probabilités conjointes vagues/niveau d’eau Possibilité d’étudier l’impact du changement climatique sur les risques associés Risque décroissant * EMANUEL K., RAVELA S., VIVANT E., RISI C. (2006). A statistical deterministic approach to hurricane risk assessment. Bull. Am. Meteorol. Soc., 87, pp 299–314. doi:10.1175/BAMS-87-3-299