L’équipe MEIGE travaille depuis 2018 dans le cadre du contrat de recherche sur l’étude des modèles morphodynamiques de l’environnement côtier, financé par le projet MEPELS (Modèle d’Évolution des Plages et Environnements Littoraux Sableux) développé par le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM). Dans le cadre du projet MEPELS nous avons sélectionné et évalué les modèles hydro-sédimentaire côtiers open-source qui seront utilisés dans le futur système opérationnel MEPELS. L’évaluation a été effectuée principalement sur la campagne de terrain ECORS 2008 sur la plage de Truc Vert : sensibilité du maillage, sensibilité des paramètres d’entrées et performance prédictive. Les modèles qui ont été évalués sont Xbeach, CROCO et Delft3D, seulement les deux premiers ont été retenus. Nous avons développé des améliorations de CROCO pour simuler la migration des barres de déferlement en implémentant et en validant la formule de transport de sables par les vagues SANTOSS (van der A et al., 2013) dans CROCO. Avec ce modèle de transport de sables, nous avons réussi à simuler pour la première fois la migration de la barre de déferlement vers la côte dans des conditions de vagues de faibles énergies (condition accrétive) et vers le large dans des conditions de "forte" énergie (condition érosive) avec les mêmes paramètres hydro-sédimentaires (Shafiei et al., 2023 ; Marchesiello et al., 2022, figure ).
Depuis 2021, le SHOM nous finance pour développer une approche de modélisation "long-terme”, sur une échelle de temps de 2 mois à 2 ans, de l’évolution morphologique des plages sableuses. Dans cet objectif, nous développons une approche d’hybridation entre des modèles de complexités réduites et des modèles processus ou déterministes. Les modèles déterministes, comme Xbeach, divergent lorsqu’ils sont utilisés sur des grandes échelles de temps et nous tentons de contraindre la prédiction morphodynamique en la "corrigeant" avec un modèle à complexité réduite (type shoreFor) pour le trait de côte et la migration des barres de déferlement par exemple. D’un point de vue animation scientifique, nous avons organisé au LEGI les 22 et 23 novembre 2023 le workshop de restitution du programme MEPELS qui a réuni une quarantaine de chercheuses. Ainsi nous avons contribué à des avancées significatives sur la modélisation 3D des processus morphodynamiques côtiers en mettant en évidence l’importance d’une représentation réaliste des interactions fluide-sédiment pour mieux comprendre et prédire la dynamique des barres sableuses. Ces barres jouent un rôle clé dans la protection des côtes et la gestion des zones littorales face aux événements extrêmes et au changement climatique. Nous travaillons également sur la modélisation de l’évolution du trait de côte et de la dynamique des barres sableuses à moyen terme, échéance de 2 mois à 2 ans, avec des approches à complexité réduite et le développement de nouvelles approches hybrides couplant les deux visions présentées ci-avant. Une thèse financée par l’Intstitut des Mathématiques pour la Planète Terre (IMPT) est en cours au LAMA à Chambéry sur la modélisation intégrée sur la profondeur non-hydrostatique de la morphodynamique des plages sableuses (Thèse de Yen-Chung Hung co-encadrée par M. Kazakova et J. Chauchat). Un nouveau contrat MEPELS est en cours de négociation (E. Barthélémy) et une thèse en co-tutelle avec l’Université de Swansea (PROF. H. KARUNARATHNA) a débuté en septembre 2024 financée par l’UGA (E. Barthélémy et J. Chauchat).
Figure : Comparaison du modèle non-hydrostatique avec l’expérience à grande échelle eb canal LIP11-1B. (Haut) Instantané de la hauteur des vagues et de l’énergie cinétique turbulente 𝑘 [m2∕s2. (Bas) Comparaison des profils de vitesse cross-shore simulés et mesurés : sensibilité à la résolution et aux modèles de turbulence (source : Marchesiello et al. Ocean Modelling 2022).
Références
Shafiei, H., Chauchat, J., Bonamy, C., & Marchesiello, P. (2023). Adaptation of the SANTOSS transport formula for 3D nearshore models : Application to cross-shore sandbar migration. Ocean Modelling, 181, 102138.
Marchesiello, P., Chauchat, J., Shafiei, H., Almar, R., Benshila, R., Dumas, F., and Debreu, L. (2022). 3d wave-resolving simulation of sandbar migration. Ocean Modelling, 180:102127.