Modélisation des états de mer dans le Golfe du Lion : apport des mesures satellitaires

Sea state modeling in the Mediterranean Sea: interest of satellite measurements

¹ ARTELIA -
e-mail: luc.hamm@arteliagroup.com
² GlobOcean -
e-mail: julien.lorenzini@globeocean.fr

Résumé

Une modélisation des états de mer en Méditerranée occidentale centrée sur le Golfe du Lion et calibrée par des mesures satellitaires de vent et de vagues est mise en œuvre. Les états de mer sont validés aux bouées CANDHIS de Banyuls, Leucate, Sète et Le Planier. La validation montre un biais très faible et des dispersions modérées : erreur quadratique moyenne de 0,25 m en Hs et 2 s en Tp environ. Une comparaison est effectuée avec les bases de rejeux SIMAR-44 et ANEMOC-MEDIT. Elle montre une nette amélioration de la modélisation pour les états de mer de Hs supérieur à 2 m environ. Cette amélioration est confirmée par une analyse de quelques tempêtes historiques. Il est donc conseillé pour les études de dimensionnement dans le Golfe du Lion de mettre en œuvre une modélisation spécifique tirant tout le parti des observations satellitaires, y compris des vitesses de vent. Une piste d'amélioration concerne la bonne reproduction de la direction des états de mer, qui nécessite un effort dans la mesure in-situ.

Abstract

Existing sea state hindcast databases in the Gulf of Lion cannot reproduce reliably energetic sea states. Yet extreme waves are crucial for coastal engineering studies. A new hindcast has been undertaken using satellite measurements for calibration of wind speed fields in a first step then calibration of sea states (significant wave height Hm0 and peak period Tp) in a second step. The numerical modeling setup consists of nested models on three levels: a global grid on the western Mediterranean Sea and a regional grid on the Gulf of Lion using WaveWatch-III; then local grids using SWAN centered on four coastal domains. Sea state buoy measurements issued from the CANDHIS database are used for validation of the model at the coast. The validation shows very little bias and moderate dispersion for Hm0 (RMSE of 0.25 m) and Tp (RMSE of 2 s). Directional wave sectors are generally well reproduced (typical error of 10°). A comparison is undertaken with two existing hindcast models: SIMAR-44 (Puertos del Estado, Madrid, Spain) whose modeling period is 1958-2001 and ANEMOC-MEDIT (CEREMA/CETMEF), whose modeling period is 1979-2008. It shows a significant underestimation of wave heights above Hm0 = 2 m compared with the validated hindcast. This statistical comparison is supplemented by an examination of historical storms (December 1997, November 2007, January 2008) recorded at the buoys. It shows a far more satisfying reproduction of the events by the new hindcast model compared with the old ones, though the difference between the peak values may be not negligible. As a conclusion, the use of such a long-duration hindcast database calibrated by satellite measurements (both for wind and waves) is highly recommended for the design of coastal projects in the Gulf of Lion. Future improvement could focus on the accuracy of wave direction: it requires an effort in in-situ measurements of this parameter.