Le projet se focalise en particulier sur les cas de rétroaction de l’effet des vagues sur l’atmosphère, situation pour laquelle il est avéré que la relation flux-profil s’écarte de la théorie classique de Monin-Obukhov. Les enjeux sont duals (civil et militaire) car la plupart des modèles atmosphériques, notamment les modèles de prévision climatique et de prédiction de performance des systèmes optroniques et radar, utilisent la relation flux-profil classique, d’où l’importance de l’étude des conditions de leur validité. Pour parvenir à cet objectif, le projet mise sur l’apport d’une documentation précise et originale du profil de vent entre les premiers mètres au-dessus de la mer et une centaine de mètres d’altitude quelles que soient les conditions de mer, et notamment en cas de mer agitée. Ceci est rendu possible grâce à une utilisation spécifique du LiDAR doppler scannant. Les profils de vitesse, de température, d’humidité et donc d’indice de réfraction étant intimement liés dans le modèle classique, la documentation du profil de vent est d’un grand intérêt. Ainsi, le projet prévoit une campagne de plusieurs mois de mesure in-situ avec un LiDAR doppler scannant simultanément avec une bouée houlographe. A cette campagne long terme viendront s’ajouter deux campagnes plus ponctuelles, l’une focalisée sur la mesure fine des conditions de surface qui sera réalisée à l’aide de plateformes suiveuses (MIO) de vagues pour permettre de mieux documenter la rugosité de surface, dont l’énergie des vagues dans les longueurs d’ondes capillaires, le profil de vent dans le premier mètre au-dessus de l’eau et les flux turbulent à la surface et l’autre permettant de documenter des profils de température et humidité au-dessus des vagues à l’aide de drones volants (CNRM). Ces mesures originales et complémentaires offrent une description nouvelle des interactions vent-vagues et servira de base à la détection des conditions de non-validité du modèle classique, à la paramétrisation des profils et finalement à la proposition de modèle de surface.
1- Quantifier in-situ le profil de vent et les flux à la surface dans des conditions variées de mer, de surface et d’environnement atmosphérique. 2- Identifier les situations d’interactions air-mer pour lesquelles les conditions s’écartent de la théorie de MOST et proposer une paramétrisation de profils de vent. 3- Extension des analyses aux profils de température et de vapeur d’eau, impact et recommandations.
Pour atteindre ces objectifs ambitieux, le projet propose de se baser sur une campagne expérimentale originale alliant des mesures de surface (PICCOLO et OCARINA) du MIO, des mesures de profils de température et humidité par drone volant (CNRM) qui sont complémentaires avec la mesure du profil du vent au-dessus d’une mer agitée grâce à un LiDAR doppler scannant (LHEEA).
La combinaison des mesures de surface et du profil de vitesse dans la couche de surface, complétée par la mesure locale de l’état de mer (boué houlographe et vagues capillaires) et des variable environnementales (température, pression, stabilité) a pour but de disposer d’une base de données offrant une vision la plus complète possible des processus de transfert de quantité de mouvement à la surface lors de conditions de mer agitée. L’originalité de ces mesures combinées ouvre la voie à l’analyse fine des processus à l'oeuvre en cas d’interaction vent-vagues et à la paramétrisation des profils de vitesse. La base de données et son analyse ont pour ambition d’être utilisées pour le développement d’un modèle de surface permettant son utilisation dans des outils opérationnels de MétéoFrance. Schéma de l'expérience in-situ avec les différents instruments.
Boris Conan (LHEEA)
Dynamique de l'atmosphère urbaine et côtière En collaboration avec le Centre National de Recherches Météorologiques et l'Institut Méditerranéen d'Océanologie
