Thèse soutenue

Reconstruction et prédiction en temps réel de champs de vagues par télédétection optique
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Auteur / Autrice : Nicolas Desmars
Direction : Pierre FerrantGuillaume DucrozetYves Pérignon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des Milieux Fluides
Date : Soutenance le 11/12/2020
Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche en hydrodynamique, énergétique et environnement atmosphérique (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Agnès Maurel
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Ferrant, Guillaume Ducrozet, Yves Pérignon, Agnès Maurel, Vincent Rey, Karsten Trulsen, Stephan Grilli, Olivier Kimmoun
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Rey, Karsten Trulsen

Résumé

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Les recherches présentées dans le cadre de cette thèse portent sur le traitement de mesures par télédétection optique de la surface océanique en vue de la prédiction de champs de vagues au voisinage d’une structure marine, information cruciale pour l’analyse et le contrôle d’une large gamme d’opérations en mer. Elles visent notamment à inclure, à moindre coût calcul, la modélisation de phénomènes nonlinéaires, conservant une représentation réaliste de la surface en cas d’état de mer sévère. Une approche Lagrangienne faiblement nonlinéaire (ICWM), dont les propriétéshydrodynamiques sont étudiées par intercomparaison avec des modèles de référence, est sélectionnée pour la description de la surface libre. Le problème de prédiction est formulé comme un problème inverse dont le but est de faire correspondre la solution décrite par le modèle de vagues à des observations, composées ici d’élévations de surface mesurées par un capteur lidar synthétique balayant la surface en incidence rasante. Les prédictions résultent de la propagation en temps/espace du modèle ainsi paramétré. L’applicabilité de la méthodologie est validée à l’aide d’observations de champs de vagues unidirectionnels et directionnels, acquises à des instants différents pour pallier à leur forte nonuniformité spatiale. La comparaison relative des performances de ICWM et de modèles d’ordre inférieur met en évidence les améliorations dues à la modélisation des non-linéarités, notamment celles issues de la correction de la relation dedispersion. Une démonstration de la pertinence de l’utilisation de ICWM est ensuite proposée au moyen d’une procédure entièrement validée expérimentalement en bassin de houle.