Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Meteorological phenomena with scales lower than hurricanes, from extreme rainfalls to pollution peaks, represent important environmental and health risks in the Caribbean. These examples show the need to downscale large-scale meteorological data to island-scale fields.The main goal of the present numerical study is the analysis of the meso- and micro-scale mechanisms inducing diurnal and nocturnal circulations in the Guadeloupe archipelago. The Weather Research and Forecasting model is employed. The micro-scale results are obtained by the coupling of the 1-km simulated fields and the Large Eddy Simulation method. Then, in order to analyze the dispersion of a pollutants plume, the micro-scale outputs with 111 m of resolution are used to force the lagrangian particles dispersion model FLEXPART. The study has been conducted for three real cases of weather types linked with strong, medium and weak trade winds.The results of simulations, validated with available observed data, permitted to simulate all local circulations, including a nocturnal counter-current flow which may induce a pollution peak in the urban area of Pointe-à-Pitre city.These works, which may be applied to other Lesser Antilles islands, suggest many environmental and energy applications.
Les phénomènes météorologiques d'échelles inférieures aux cyclones, depuis les pluies intenses, jusqu'à la dégradation de la qualité de l'air, ont pour les Caraïbes une importance aiguë en termes de risques naturels ou de risques sur la santé. Ces exemples attestent de la nécessité d'utiliser des méthodes de descentes d'échelle pour exploiter l'information météorologique de grande échelle et dériver des scénarios locaux appliqués aux territoires insulaires. Les travaux présentés ont pour principaux objectifs la simulation numérique et l'analyse des mécanismes méso- et micro-échelles qui induisent des circulations locales diurnes et nocturnes sur l'archipel de la Guadeloupe, à l'aide du modèle numérique météorologique Weather Research and Forecasting. Les résultats des simulations micro-échelles sont obtenus par le couplage des champs modélisés à 1 km avec la méthode Large Eddy Simulation. Les sorties micro-échelles, à 111 m, sont ensuite utilisées pour forcer le modèle lagrangien de dispersion de particules FLEXPART afin d'étudier la dispersion d'un panache de polluants. L'étude a été menée pour trois cas réels de situations météorologiques correspondant à des alizés soutenus, moyens et faibles. Les résultats des simulations, après validation, et comparaison aux données d'observation disponibles, permettent de restituer l'ensemble des circulations locales et soulignent l'existence d'un écoulement nocturne à contre courant susceptible d'induire une forte pollution sur la zone urbaine de Pointe-à-Pitre. Cette étude, transposable aux autres îles des petites Antilles, laisse envisager de nombreuses applications environnementales et énergétiques.
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Résumé : La thèse est consacrée à la recherche des catastrophes marines (tsunamis, ondes de tempête) dans les Antilles françaises, en utilisant des modèles analytiques et numériques de mécanique des fluides. L'accent est mis sur le développement de modèles de mouvement de glissements de terrain et des vagues causées par ces glissements. Le modèle le plus simple du glissement de terrain «solide block» est utilisé pour évaluer les caractéristiques des flux pyroclastiques du volcan Soufrière-Hills (Montserrat). Un modèle plus complexe de modélisation de glissement de terrain (modèle de Savage-Hutter) a été étudié analytiquement, donnant ainsi une nouvelle famille de solutions exactes décrivant le mouvement de l'écoulement par gravité non linéaire dans une vallée ou dans un canyon sous-marin. Le modèle comprend des ondes simples (Riemann waves),le cas d'un barrage qui cède (dam-break problem), des solutions auto-similaires dans la M-fonne et « chapeaux paraboliques ». Grâce à la théorie linéaire de l'eau peu profonde nous avons étudié le processus de génération de tsunamis par des glissements de terrain de volume variable, se déplaçant à une vitesse variable dans un bassin de profondeur variable. Dans le cas d'un fond marin particulier (cas sans "réflexion"), les phénomènes de résonnance ont été étudiés dans un bassin à profondeur variable. Nous avons utilisé des méthodes numériques pour la résolution non-linéaire des équations des eaux peu profondes afin d'analyser des catastrophes marines réelles (les ondes de tempête causées par le cyclone Lili en 2002, le tsunami volcanique de 2003 à Montserrat) et probables (un tsunami prés des côtes de la Martinique). Des données sur les catastrophes
The dissertation is devoted to research in the field of marine natural hazards (tsunamis, storm surges) in the French West Indies, using analytical and numerical models of fluid mechanics. Emphasis is placed on the development of models of landslide motion and generated tsunami waves. The simple "solid block" model is used to evaluate the characteristics of pyroclastic flow Soufriere Hills volcano (Montserrat). The "fluid model" of a landslide (so called Savage-Hutter model) is studied analytically; within this model a new family of exact solutions that describe the motion of nonlinear gravity flow in a valley or underwater canyon is found: nonlinear Riemann wave, dan break problem, self-similar solutions (M - wave and parabolic cap). In the framework of the linear shallow water theory the process of generation of tsunami waves by landslides of variable volume moving with variable velocity above the basin of variable depth is studied. For the specific bottom profile ("reflectionless" one) the resonant phenomena is investigated in the basin of variable depth. Numerical methods are used to analyze marine hazards: historical (storm surges, caused by Cyclone LILI in 2002; volcanic tsunami 2003 on Montserrat) and possible events (possible tsunami of the coast of Martinique). Various data on marine natural disasters are obtained during field surveys (volcanic tsunami in 2003, stonn surges caused by Hurricane Dean in 2007). Designed catalogs of tsunamis and storm surges are created based on results of numerical modeling and field studies; some statistical analysis is perfomed

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