Analysis of the physical processes controlling the storm surge during Xynthia (February 2010)

Analyse des processus physiques contrôlant la surcote pendant Xynthia (février 2010)

¹ UMR 7266 LIENSs CNRS-Université de La Rochelle, Institut du Littoral et de l'Environnement
E-mail: xbertin@univ-lr.fr
² Institute for Hydraulic and Water Resources Engineering, Technische Universität Darmstadt, Germany
E-mail: aaronroland@gmx.de

Abstract

The Xynthia storm severely hit the coastlines of Charente Maritime and Vendée (central part of the Bay of Biscay) in the night between the 27^th and the 28^th February 2010. The associated storm surge exceeded 1.5 m in La Rochelle while being in phase with a high spring tide, which caused the overall sea-level to reach the exceptional value of 8.0 m above marine chart datum. Numerous dykes and dunes were flooded or breached and large coastal areas were inundated. This study aims to analyse the main physical processes that controlled the storm surge during Xynthia. A modelling system fully-coupling the codes SELFE (Zhang et al., 2008) and WWMII (Roland et al., 2012) was implemented over the North-East Atlantic Ocean and resulted in tides and wave predictions with errors of the order of 1 to 2% and 15%, respectively. The storm surge was well predicted in the Bay of Biscay, with a 0.1 to 0.2 m underestimation of the peak. The analysis of model results revealed that the storm surge was due mainly to the SW wind that induced an Ekman transport, amplified by the presence of young and steep waves in the Bay of Biscay. This particular sea state was related to the uncommon track of Xynthia, which crossed the Bay of Biscay from SW to NE, limiting the fetch to a few hundreds of km.

Résumé

La tempête Xynthia a sévèrement touché les littoraux de Charente Maritime et de Vendée dans la nuit du 27 au 28 février 2010. La surcote associée a dépassé 1.5 m à la Rochelle et était en phase avec une marée haute de vives-eaux, si bien que le niveau de la mer a atteint la cote exceptionnelle de 8.0 m par rapport au zéro hydrographique. De nombreuses digues et cordons dunaires ont été submergés et se sont rompus et de larges territoires ont été submergés. Cette étude vise à analyser les processus physiques qui contrôlent la surcote associée à Xynthia. Un système de modélisation réalisant le couplage complet entre les codes SELFE (Zhang et al., 2008) et WWMII (Roland et al., 2012) a été implémenté sur l'Atlantique NE et permet de reproduire les marées et les vagues avec des erreurs de l'ordre de 1 à 2 % et 15 %, respectivement. Le pic de la surcote pendant Xynthia est également reproduit de façon satisfaisante dans l'ensemble du Golfe de Gascogne, avec une sous-estimation de l'ordre de 0.1 à 0.2 m. L'analyse des résultats du modèle montre que la majeure partie de la surcote est due au vent de SW qui a généré un transport d'Ekman, amplifié par la présence de vagues jeunes et cambrées dans le Golfe de Gascogne. Cet état de mer particulier est expliqué par la trajectoire atypique de Xynthia, qui a traversé le Golfe de Gascogne du sud-ouest vers le nord-est en limitant le fetch à quelques centaines de km.