Academic literature on the topic 'Ondes de gravité – Méditerranée (mer)'

The effects of climate change in the face of land reclamation among other anthropogenic activities are of great concern to aquatic genetic resources and biodiversity. This study was designed to assess the preliminary impact of the proposed Eko Atlantic City (EAC) project on the aquatic lives and/or biodiversity, and the level of development and challenges that have implications on climate change in Victoria Island and its environs in Lagos State, Nigeria. The selected areas such as Lamgbasa, Badore, Ajah and Victoria Island were evaluated using the snowball sampling approach, whereby 111 respondents were assessed. Results showed that land reclamation and construction activities had impacted on the aquatic lives and the primitive fishing occupation (5.5%). Respondents (44.4%) agreed that the on-going EAC had contributed to the development of Lagos State, however, negative impacts of climate change such as ocean surge, sea level rise, flooding among others were high but with low level of adaptive capacity agreement (41.7%). Furthermore, analysis showed varying degrees in the extent of severity of problems encountered from climate change effects such as rainfall, flooding, temperature, health issues among others. The study revealed that these communities were susceptible or vulnerable to the impacts of climate change such as coastal erosion, flooding, storm/ocean surge, sea level rise etc and importantly loss of non- renewable aquatic genetic resources. The government is hereby advised to have sound policies for adaptation and mitigation strategies to protect these non-renewable genetic resources and effect of climate change activities. Les effets du changement climatique face à la mise en valeur des terres, entre autres activités anthropiques, sont très préoccupants pour les ressources génétiques aquatiques et la biodiversité. Cette étude a été conçue pour évaluer l'impact préliminaire du projet proposé Eko Atlantic City (EAC) sur la vie aquatique et / ou la biodiversité, ainsi que le niveau de développement et les défis qui ont des implications sur le changement climatique dans l'île Victoria et ses environs dans l'État de Lagos, Nigeria. Les zones sélectionnées telles que Lamgbasa, Badore, Ajah et Victoria Island ont été évaluées à l'aide de la méthode d'échantillonnage en boule de neige, qui a permis d'évaluer 111 répondants. Les résultats ont montré que la remise en état des terres et les activités de construction avaient eu un impact sur la vie aquatique et l'occupation de la pêche primitive (5.5%). Les répondants (44.4%) ont convenu que l'EAC en cours avait contribué au développement de l'État de Lagos, cependant, les impacts négatifs du changement climatique tels que la montée des océans, l'élévation du niveau de la mer, les inondations, entre autres, étaient élevés mais avec un faible niveau d'accord de capacité d'adaptation (41.7%). En outre, l'analyse a montré des degrés divers dans l'étendue de la gravité des problèmes liés aux effets du changement climatique tels que les précipitations, les inondations, la température, les problèmes de santé, entre autres. L'étude a révélé que ces communautés étaient sensibles ou vulnérables aux impacts du changement climatique tels que l'érosion côtière, les inondations, les tempêtes / ondes océaniques, l'élévation du niveau de la mer, etc. et surtout la perte de ressources génétiques aquatiques non renouvelables. Il est conseillé au gouvernement de se doter de politiques solides pour les stratégies d'adaptation et d'atténuation afin de protéger ces ressources génétiques non renouvelables et les effets des activités liées aux changements climatiques.

La cascade d'énergie de l'océan fait référence à la redistribution de l'énergie cinétique depuis l'échelle planétaire à laquelle elle est introduite jusqu'à sa dissipation à micro-échelle. La façon dont l'énergie est transférée à travers des échelles éloignées de 10 ordres de grandeur n'est pas encore totalement comprise. En particulier, les mécanismes permettant la dissipation de l'énergie cinétique de mesoéchelle (le plus grand réservoir de l'océan) ne sont que partiellement connus. Parmi ces voies, les interactions des ondes internes avec les structures de méso-échelle ont été identifiées comme une voie. Les ondes internes sont omniprésentes dans l'océan, avec des échelles de plusieurs centaines de mètres à plusieurs dizaines de kilomètres. Elles sont principalement générées par le vent soufflant à la surface de l'océan (ondes proche-inertielles) et par les marées barotropes (marées internes). L'objectif de cette thèse est d'étudier les interactions ondes internes - mésoéchelle et leur impact sur la cascade d'énergie ainsi que sur la dissipation de l'énergie cinétique. Pour cela, deux régions contrastées de la mer Méditerranée sont étudiées. La zone du canal de Sicile, très énergétique, à l'aide de simulations numériques jumelles à haute résolution avec et sans marées, et la zone du front nord des Baléares, modérément énergétique, avec des mesures in-situ collectées lors de la campagne BioSWOT-Med 2023. Dans la région du canal de Sicile, les ondes diurnes-inertielles générées par une forte brise thermique côtière sont piégées dans des tourbillons anticycloniques ayant une fréquence inertielle effective diurne. Leur propagation en profondeur vers la base du tourbillon induit un cisaillement accru qui peut générer une forte turbulence. Cette interaction est mise en évidence pour la première fois. La présence de marées modifie le champ de vorticité en générant des structures plus petites. L'effet des marées sur les flux d'énergie cinétique à plusieurs échelles est également étudié. Ce travail fournit la première vue d'ensemble de la dynamique des ondes internes dans la région du canal de Sicile. Dans la zone du front nord des Baléares, les interactions des ondes proche-inertielles avec des structures modérément énergétiques de fines échelles sont étudiées à partir de mesures in-situ avec l'aide de la nouvelle mission satellitaire SWOT. Il est démontré que les structures à fine échelle modérément énergétiques sont aussi importantes que les grandes structures pour moduler la turbulence dans l'océan. En particulier, de fortes ondes proche-inertielles sont piégées dans un intense tourbillon anticyclonique bien observé par SWOT. Leur propagation en profondeur a fortement augmenté le taux de dissipation sous la couche mélangée et a généré un intense flux vertical d'énergie, 1 à 3 fois plus important que les estimations précédentes dans des grands tourbillons anticycloniques. Ce travail ouvre la voie à des analyses plus approfondies de l'impact des interactions entre les ondes internes et la mesoéchelle sur les flux d'énergie cinétique dans des simulations jumelles avec et sans marée. Il ouvre également de nouvelles perspectives pour étudier l'impact des interactions entre les ondes proches-inertielles et les fines échelles sur la turbulence en utilisant une grande variété de données in situ
The oceanic energy cascade refers to the redistribution of kinetic energy across scale, from inputs at planetary scales to the dissipation at microscales. How energy is transferred through scales apart from 10 orders of magnitude is yet not fully understood. Especially, routes permitting the dissipation of mesoscale kinetic energy (the largest reservoir in the ocean) are sparsely known. Among these, interactions of internal waves with mesoscale structures were identified as a potential candidate. Internal waves are ubiquitous features in the ocean with scales of several 100's m to several 10's km. They are mainly generated by the wind blowing at the ocean surface (near-inertial waves) and by barotropic tides (internal tides). The objective of this thesis is to study internal wave - mesoscale interactions and the role they play in the energy cascade and on the dissipation of kinetic energy. To this aim, two contrasted regions of the Mediterranean Sea are studied. The highly energetic Sicily Channel area using twin high-resolution numerical simulations with and without tides, and the moderately energetic North Balearic Front area with in-situ measurements collected during the BioSWOT-Med 2023 cruise. In the Sicily Channel area, diurnal-inertial waves generated by a strong coastal thermal breeze are trapped in anticyclonic eddies with a diurnal effective inertial frequency. Their vertical propagation near the eddy base induces enhanced shear which can generated strong turbulence. This interaction is evidenced for the first time. The presence of tides modifies the vorticity field by generating smaller structures. The effect of tides on cross-scale kinetic energy fluxes is also investigated. This work provides the first global overview of the internal wave dynamics in the Sicily Channel area. In the North Balearic Front area, the interactions of near-inertial waves with moderately energetic fine-scale structures is studied from in-situ measurements with the help of the new SWOT satellite mission. It is shown that moderately energetic fine-scale structures are as important as large structures to modulate the turbulence in the ocean. In particular, strong near-inertial waves were trapped in the anticyclonic side corresponding to an intense anticyclonic eddy well captured by SWOT. Their propagation at depth was found to strongly enhance the dissipation rate below the mixed-layer and to generate an intense vertical energy flux, 1 to 3 times larger than previous estimations in large anticyclonic eddies. This work paves the way for deeper analyses of the impact of internal wave - mesoscale interactions on cross-scale kinetic energy fluxes in twin with and without tide simulations. It also opens new perspectives to study the impact of near-inertial wave - fine scale interactions on turbulence using a wide set of in-situ measurements

L'objectif de ce travail est d'étudier expérimentalement et numériquement la propagation et le déferlement d'ondes de gravité. La première partie, expérimentale, propose des méthodes de calcul, basées sur les houles de Stokes, pour la mesure d'ondes partiellement stationnaires à partir d'instruments de type électromagnétique (S4) ou acoustique (ADV) donnant des mesures synchrones de vitesses et/ou de pression. Les influences du courant, de la direction de propagation, de la profondeur d'immersion des appareils ainsi que des effets non linéaires sont alors étudiés à partir de données en bassin et in situ. La deuxième partie, numérique, consiste en la validation d'une méthode de suivi de surface libre (SL-VOF : Semi-Lagrangian Volume Of Fluid), insérée dans un code de calcul industriel (Société Principia R&D). L'étude de la propagation et du déferlement du soliton est effectuée pour deux applications : sur une marche puis sur un fond de pente constante 1/15
The purpose of this work consists in studying experimentally and numerically the propagation and the breaking of gravity waves. In the first part, calculations, based on Stokes wave theory, are proposed for the measurement of partially standing wave from electromagnetic (S4) or acoustic (ADV) instruments giving velocities and/or pressure synchronous measurements. Influences of current, wave propagation direction, immersion depth of instrument and nonlinear effects are then studied for both laboratory and nearshore experiments. In the second part, an improved interface tracking algorithm (SL-VOF, Semi-Lagrangian Volume Of Fluid), inserted in an industrial code (EOLE, Principia R&D) is validated for gravity wave breaking in shallow water. Two applications are considered for the study of the shoaling and the breaking of a solitary wave: over a step (discontinuity of the bottom) and over a constant mild slope (1/15)

L'étude de la houle multi-directionnelle fait partie des objectifs prioritaires du Laboratoire de Mécanique des Fluides, récemment doté d'un bassin de houle de grandes dimensions. Pour exploiter au mieux ces nouvelles capacités, l'objectif de cette thèse est d'acquérir des compétences concernant autant la génération des vagues directionnelles et l'analyse des mesures que la compréhension fine des phénomènes non linéaires associés à la houle.
Pour aider à la compréhension et à la maîtrise des effets non linéaires, deux modèles numériques reproduisant dans le domaine temporel toutes les fonctionnalités du bassin sont développés et validés (générateur de type serpent, murs latéraux, plage absorbante, profondeur finie). Ces modèles sont basés sur une méthode spectrale de résolution des équations potentielles. Le premier modèle est développé au second ordre en série de perturbation ; le second en non linéaire complet (approximation HOS).
Les techniques de génération existantes s'appuyant sur la réflexion sur les murs latéraux pour agrandir la zone de mesure utile sont employées dans les bassins numériques et expérimental. Le développement d'une solution analytique fréquentielle de la génération au second ordre permet de corriger le mouvement batteur en supprimant les ondes libres parasites dues aux non-linéarités.
Le problème de la reproduction déterministe de séquences de houle est abordé à travers l'étude des paquets de vagues focalisés. En 2D, un modèle partiel au troisième ordre estime les vitesses de phase non linéaires nécessaires à la prédiction correcte du mouvement batteur. En 3D, un modèle linéaire est employé pour traiter de la directionnalité.

Les études et développement menés dans ce travail de thèse ont porté sur divers aspects du traitement de l'évolution réaliste des états de mer, notamment sur les spécificités d'une approche déterministe non-linéaire, sur la prise en compte d'un forçage par le vent et de la dissipation dans une approche à phase résolue, et sur un développement à but opérationnel des techniques de modélisations réalistes. En parvenant à une meilleure modélisation des états de mer, ils visent à permettre une meilleure interprétation des images radar rétrodiffusées par la surface de la mer. Les applications concernent entre autres la caractérisation et la prévision court terme en temps réel des conditions de mer, ainsi que la détection de cibles marines. Un modèle numérique tridimensionnel basé sur une méthode High Order Spectral sert de support à l'étude des processus non-linéaires à l'œuvre en conditions océaniques. Une première partie de cette étude permet de mettre en lumière un ensemble de critères nécessaires à la bonne mise en œuvre de cette méthode. On met notamment plus particulièrement en évidence une problématique d'initialisation liée à un besoin de simulations de référence dès les premiers instants de modélisation. Une méthode d'initialisation non-linéaire est proposée et évaluée. La prise en compte d'un forçage par le vent et de dissipation par moutonnement est ensuite proposée. La paramétrisation du couplage rétroactif océan-atmosphère et de la dissipation, en pression, à l'œuvre dans les modèles stochastiques de prévision d'état de mer est adaptée à la formulation déterministe. Une formulation récente du couplage (Bidlot et al. (2005)) est testée et validée comparativement avec la modélisation stochastique usuelle issue du modèle WAVEWATCH3. L'approche déterministe est finalement capable de prendre efficacement en compte les termes de forçage et dissipation et permet des évolutions d'états de mer réalistes. Le problème de modélisation opérationnelle des états de mer, à moindre coût calcul mais avec une prise en compte suffisamment réaliste des spécificités océaniques est abordé. Une méthode numérique est proposée et testée comparativement à l'approche complètement non-linéaire de référence.

L'analyse des processus non-linéaires de génération et de propagation de la houle a constitué le cadre de cette thèse. Afin d'améliorer la compréhension de ces phénomènes, une méthode numérique dite High-Order Spectral (HOS), résolvant le problème de façon non-linéaire, a été développée. Cette méthode, avec une formulation surfacique et résolue de manière spectrale, associe précision et efficacité.

Un traitement original de la génération de houle non-linéaire est proposé. Il permet l'accès à des simulations de champs de vagues tridimensionnels complexes, fortement cambrés, dans un bassin de houle. Diverses comparaisons avec des expériences menées dans le bassin du Laboratoire de Mécanique des Fluides de l'ECN sont présentées.

Des simulations océaniques, en milieu ouvert, sont également proposées. Un intérêt particulier est porté à l'étude de l'apparition des vagues scélérates au sein de l'océan. L'importance des effets non-linéaires est pointée ainsi que l'aptitude de la méthode à modéliser de tels phénomènes. Des comparaisons avec les méthodes classiquement employées dans ce genre de problématique indiquent l'intérêt de l'approche utilisée ici.

La résolution du problème de tenue à la mer est également envisagée. L'utilisation de la méthode HOS dans les codes couplés, développés au Laboratoire de Mécanique des Fluides (potentiel, RANS, SPH), est envisagée. Elle permettra la description précise de la houle incidente ; le couplage est mis en place et validé sur un certain nombre de cas d'application.

Methodes de calcul sur ordinateur concernant la propagation de la houle, tenant compte des effets combines de refraction due aux fonds, de diffraction et reflexion dus aux ouvrages maritimes. Problemes de houles periodiques et irregulieres, et de houles regulieres (variation du niveau moyen de la mer et des courants), ainsi que de diffraction des ondes longues par des ouvrages offshore. Cas des seiches dans les ports et de houle irreguliere en canal en presence d'un ouvrage reflechissant. Comparaison avec essais en laboratoire et autres methodes theoriques