Projections régionales haute-résolution spatiale du niveau de la mer sur les côtes d'Europe de l'Ouest sur le 21ème siècle - PhDData

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Projections rĂ©gionales haute-rĂ©solution spatiale du niveau de la mer sur les cĂ´tes d’Europe de l’Ouest sur le 21ème siècle

The thesis was published by Chaigneau, Alisée, in January 2022, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT.

Abstract:

L’Ă©lĂ©vation du niveau de la mer induite par le changement climatique augmente la frĂ©quence des niveaux marins extrĂŞmes. Les projections du niveau de la mer sont donc d’intĂ©rĂŞt mais sont gĂ©nĂ©ralement produites avec des modèles de climat globaux qui ont une rĂ©solution spatiale grossière. De plus, ils ne rĂ©solvent pas certains processus clĂ©s responsables des variations du niveau de la mer Ă  la cĂ´te comme les vagues, les marĂ©es et les surcotes de tempĂŞte, ni leurs interactions. L’objectif de cette thèse est de discuter de pratiques mĂ©thodologiques Ă  suivre pour rĂ©gionaliser des projections de niveau de la mer, notamment des Ă©vènements extrĂŞmes, et de quantifier les incertitudes associĂ©es Ă  ces choix mĂ©thodologiques. Dans cette thèse, des projections rĂ©gionales de niveau de la mer sont rĂ©alisĂ©es sur les cĂ´tes d’Europe de l’Ouest sur la pĂ©riode 1950 Ă  2100 pour deux scĂ©narios de changement climatique (SSP1-2.6 et SSP5-8.5). Pour cela, une descente d’échelle dynamique d’un modèle de climat global CMIP6, le modèle CNRM-CM6-1-HR, est rĂ©alisĂ©e avec la mise en place d’un modèle ocĂ©anique rĂ©gional au 1/12° (IBI-CCS) rĂ©solvant explicitement les marĂ©es et les surcotes de tempĂŞte en plus de la circulation gĂ©nĂ©rale ocĂ©anique. Des corrections de biais sont appliquĂ©es aux forçages globaux et la hausse du niveau de la mer moyen du modèle de climat est imposĂ©e comme forçage. De plus, pour inclure la surcote des vagues aux projections du niveau d’eau Ă  la cĂ´te, une descente d’échelle dynamique d’un modèle global de vagues est effectuĂ©e. Les interactions ocĂ©an-vagues sont prises en compte en forçant le modèle rĂ©gional de vagues par des sorties horaires de courants de surface et de niveau de la mer du modèle ocĂ©anique rĂ©gional IBI-CCS. Cette mĂ©thodologie permet donc d’inclure, en plus de tous ces processus cĂ´tiers, une grande partie de leurs interactions. A partir des sorties horaires des simulations rĂ©gionales ocĂ©an et vagues produites, des EVA (Extreme Value Analyses) sont effectuĂ©es pour analyser les extrĂŞmes sur toute la pĂ©riode. Dans un premier temps, nous montrons que l’impact de la descente d’échelle dynamique et des corrections sur les projections de niveau de la mer est faible sur les cĂ´tes, dĂ» Ă  un modèle forceur dĂ©jĂ  relativement haute rĂ©solution (1/4° pour l’ocĂ©an) par rapport aux rĂ©solutions typiques des modèles de climat (environ 1°). Ensuite, l’importance d’inclure la surcote des vagues dans le niveau d’eau Ă  la cĂ´te est mise en Ă©vidence par le fait que cela rallonge jusqu’à 30 ans l’annĂ©e oĂą l’Ă©vĂ©nement centennal historique devient annuel sur les cĂ´tes atlantiques europĂ©ennes et mĂ©diterranĂ©ennes. Ces rĂ©sultats dĂ©pendent toutefois de la chaĂ®ne de modĂ©lisation mise en place, de la mĂ©thode d’analyse appliquĂ©e, et de la rĂ©gion d’étude. Par ailleurs, nous montrons que la prise en compte des interactions non-linĂ©aires vagues-niveau de la mer influence les extrĂŞmes de hauteurs significatives des vagues dans les zones macro-tidales. Plus particulièrement, la prise en compte de ces interactions non-linĂ©aires peut causer des diffĂ©rences sur le flux d’énergie des vagues (utilisĂ© comme proxy pour l’érosion cĂ´tière Ă©vĂ©nementielle) allant jusqu’à +80% en 2100. Cette thèse a permis de dĂ©velopper une approche mĂ©thodologique qui servira par la suite Ă  la production d’ensembles de projections de niveau de la mer, afin de caractĂ©riser les incertitudes associĂ©es Ă  ces projections.



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