SYMPHONIE

SYMPHONIE est un modèle 3D aux équations primitives et à toit libre

Comme dans la plupart des modèles côtiers, nous utilisons une coordonnée de type sigma, qui permet une bonne représentation de la bathymétrie.

Les défauts le plus connus de la coordonnée sigma concernent

  • la précision du calcul du gradient de pression
  • l’appauvrissement de la résolution

dans la couche de surface lorsque la colonne d’eau devient épaisse (au dessus des plaines abyssales par exemple) ou au contraire un excès de résolution dans les zones très peu profondes obligeant à réduire le pas de temps pour garantir la stabilité numérique du modèle.

Une solution de compromis consiste à utiliser une coordonnée sigma généralisée qui permet de placer plus librement les niveaux verticaux afin par exemple de mieux décrire les couches de fond ou de surface.

Ce système ne permet pas néanmoins de bien contrôler la pente des niveaux les plus proches du fond et éventuellement d’éviter pour ces derniers la situation « d’inconsistance hydrostatique » défavorable au calcul du gradient de pression.

Nous avons finalement choisi une solution originale qui permet de combiner une coordonnée sigma généralisée avec un système de marches d’escalier.

Cette grille hybride consiste à (éventuellement) « sauter des marches » afin d’éviter que la pente des niveaux ne devienne trop forte et ne place la grille en situation d’inconsistance hydrostatique.

Un avantage du système « des marches » est également de limiter le nombre de niveaux verticaux dans les zones très peu profondes.

les propriétés de conservation du code

Un souci qui nous a animé tient dans les propriétés de conservation du code.

Un exemple est l’utilisation actuelle de ce code pour l’étude des transferts énergétiques liés aux ondes internes.

Ces transferts mettent en jeu des quantités d’énergie faibles par rapport à l’énergie potentielle en présence et nécessitent donc pour être quantifiés des schémas numériques équilibrés.

Un effort important a donc été consenti pour la discrétisation de l’ensemble des schémas du modèle.

A cet égard, une description détaillée de ces schémas est réalisée dans un article qui sera soumis en novembre 2006 (Marsaleix et al.).

  • Les conditions aux limites concernent essentiellement les frontières ouvertes latérales et l’interface air-mer
  • Les conditions aux limites ouvertes latérales sont décrites en détails dans Marsaleix et al (2006)

En bref il s’agit d’une condition de Flather pour les variables barotropes,

  • d’une équation de Sommerfeld pour les vitesses baroclines
  • d’une condition d’advection upstream pour les traceurs

Pour augmenter l’efficacité du forçage par des champs externes de grande échelle

  • une zone de rappel

est appliquée près des frontières, en complément des conditions radiatives.

La condition aux limites à l’interface air-mer consiste à calculer les flux de quantité de mouvement et de chaleur à partir des variables primaires d’un modèle météorologique

  • vent
  • pression
  • température
  • et humidité

Les flux sont calculés en combinant ces dernières à la température de surface de la mer calculée par le modèle océanique, au travers des formules bulk de Geernaert (Geernaert, 1990).

Fonctionnement du module de traceur

SYMPHONIE est doté d’un module de traceur qui peut fonctionner

  • online
  • offline

A ces traceurs peut être associée une vitesse de chute, la sédimentation étant traitée implicitement afin de ne pas limiter les pas de temps.

La possibilité d’introduire un flux air mer ou sédiment colonne d’eau est codée.

L’interaction houle courant a été introduite dans SYMPHONIE dans un premier temps pour paramétriser simplement le frottement sur le fond puis de manière explicite dans les équations de la quantité de mouvement (Laboratoire DL Montpellier - voir section IV.c).

Afin d’exploiter cette possibilité, une interface a été développée avec les sorties du modèle de vagues WaveWatch 3 installé au POC par Fabrice Ardhuin (SHOM).

Symphonie est doté d’un module d’analyse fréquentielle en ligne (WEof).

  • permet la décomposition en ondelettes en ligne de n’importe quelle variable
  • permet l’analyse des marées internes dans le Golfe de Gascogne et la proposition d’un schéma original de génération

Enfin, il faut bien noter que le couplage de SYMPHONIE avec le module de flux de surface de MESO-NH (et par là-même d’AROME) est en cours à travers le coupleur OASIS

  • ouvrir un champ intéressant de recherche
  • sur les interactions OA
  • les processus couplés
  • applications à petite échelle
  • sur des zones pour lesquelles des forçages météorologiques hautes résolutions
Afficher le pied de page