Evolution temporelle des caractéristiques des marées sur le plateau nord-ouest Européen

Temporal tidal changes on the north-west Euorpean shelf

• Auteur / Autrice : Jack Challis
• Direction : Guy Woppelmann, Déborah Idier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Terre, enveloppes fluides
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 27/08/2024
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : EUCLIDE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral, Environnement et sociétés
• Jury : Président / Présidente : Xavier Bertin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Woppelmann, Déborah Idier, Gaël Andre, Fabien Durand, Mattias Green, Lucia Pineau-guillou, Angélique Melet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Fabien Durand, Mattias Green

Mots clés

Mots clés libres

Marée

Interaction marée-météorologie

Modélisation

Analyse des données

Tide

Tide-meteorology interaction

Modelling

Data analysis

Résumé

Les facteurs potentiels à l’origine des évolutions temporelles des marées sont connus, mais quantifier leurs contributions relatives reste un défi. Ce travail se concentre sur le plateau nord-ouest Européen pour établir et quantifier les facteurs de changement des caractéristiques de la marée à des échelles pluri-décennales. Il s’appuie sur des approches de modélisation numérique et statistique, ainsi que l’analyse harmonique des marées (THA). Une procédure de validation est mise au pointpour choisir le logiciel THA, où UTide est choisi. Nous appliquons, sur 4 marégraphes, une approche de régression linéaire multivariée pour déterminer l'importance relative des vagues, vent, pression atmosphérique et niveau moyen de la mer. Les deux derniers facteurs s'avèrent être les plus importants. Le modèle hydrodynamique MARS est utilisé pour étudier la sensibilité de la marée au vent et à la pression, en considérant une même année de référence pour la marée et différentes années de forçages météorologiques issus de la réanalyse CFSR. Des modifications des composantes de ±1cm sont obtenues, avec une modification du niveau de pleine mer atteignant 15cm. Le même modèle est utilisé pour évaluer la contribution du vent et de la pression dans les modifications (variance) de marée observées. Ils expliquent une part modérée à importante des variances observées des composantes diurnes, en particulier le long de la côte Néerlandaise. Dans le Golfe de Gascogne, la part de variance attribuable au vent et à la pression est faible. Ces résultats soulignent la nécessité de considérer les influences non astronomiques sur les caractéristiques des marées pour l'évaluation des risques côtiers.

Potential drivers of temporal tidal changes are well identified, but the quantification of their relative contributions remains a challenge. The present work focuses on the north-west European continental shelf and intends to identify and quantify drivers of changes of annual tidal constituents on pluri-decadal scales. It relies on statistical and numerical modelling, as well as Tidal Harmonic Analysis (THA). First, a validation procedure is set up to select the THA software, resulting in the choice of UTide. Focussing on 4 tide gauges, we apply a multivariate linear regression approach to determine the relative importance of Mean Sea Level (MSL), wind, atmospheric pressure, and waves on tidal constituent amplitude changes, where pressure and MSL are found to be the most important. The MARS hydrodynamic model is used to investigate the sensitivity of tidal characteristics to changes in wind and pressure, considering the same reference year for the tide and different years of meteorological forcing based on CFSR reanalysis. Wind and pressure changes are found to affect tidal constituent amplitudes by ±1cm, with up to 15cm changes in high tides. The same model is used to assess the part of variance in past observed tidal changes that may be explained by wind and pressure influences. Wind and pressure explain a moderate to large part of the variances in diurnal constituent amplitude changes, particularly on the Dutch coast. The Bay of Biscay is highlighted as an area of low explained variance. These findings stress the need for considering non-astronomical influences on tidal characteristics for coastal risk assessments.