Le CEA DAM Île-de-France FORME

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Type de contrat doctorat

Développement d’un modèle numérique de propagation de tsunamis et de déferlement des vagues sur les récifs coralliens de Polynésie

Contexte :

Le code de propagation de tsunamis développé par le CEA est largement utilisé dans le cadre opérationnel du CENALT (http://www.info-tsunami.fr/), ainsi que pour estimer la hauteur des vagues générées par des effondrements en Polynésie.
Récemment, ce code a été confronté à d’autres logiciels sur une vingtaine de benchmarks à travers une intercomparaison dans le cadre de l’ANR TANDEM (2014-2018, http://www-tandem.cea.fr/) coordonnée par le CEA. Les résultats du code CEA sont en général satisfaisants pour des tsunamis dont les amplitudes sont peu élevées relativement à la profondeur. En revanche, le traitement des non linéarités et en particulier du déferlement des vagues est médiocre comparé à d’autres codes de la littérature. Les hauteurs d’eau atteintes sur la côte peuvent être alors non valides, en particulier pour des profils irréguliers de plage tels que ceux des îles tropicales présentant des récifs coralliens.
La propagation des tsunamis, d’origine sismique ou gravitaire, est modélisée au large par les équations de Boussinesq non linéaires, et leur déferlement par les équations de Saint-Venant. Le passage d’une équation à l’autre est délicat et fait l’objet d’une recherche approfondie dans la littérature depuis 2010.

Objectif de la thèse :

L’objectif est d’introduire dans le code du CEA un schéma numérique plus performant basé sur une méthode à capture de chocs en volumes finis. Le modèle sera capable de traiter avec précision les nonlinéarités à l’approche des côtes et le déferlement des vagues pour des topographies irrégulières.

Déroulement de la thèse :

Le (la) doctorant(e) effectuera d’abord un état de l’art sur les codes de propagation développés depuis 2010 dans la communauté tsunamis.
Il(elle) développera dans le code du CEA, un ou plusieurs schémas numériques capables de traiter à la fois la propagation au large et le déferlement des vagues pour des topographies de type récif corallien. Ces développements seront effectués en s’appuyant sur les expertises de l’INRIA (Mario Ricchiuto, DR), de l’Université de Bordeaux (Philippe Bonneton, professeur), et du CEA.
Le (la) doctorant(e) étudiera avec précision la propagation dans les régions en eau peu profonde, où les vagues sont susceptibles de déferler avant d’inonder la terre ferme. Il(elle) développera en particulier un critère dans les régions où le changement de système d’équations est nécessaire.
Les schémas numériques développés seront validés au travers des benchmarks analytiques, expérimentaux, ou des tsunamis historiques, décrits et testés dans le projet TANDEM.

Directeur de thèse et école doctorale

Philippe Bonneton, EPOC – ED Sciences et Environnements – ED 304 – Université de Bordeaux

Contact :

Philippe Heinrich – CEA/DIF – Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon – 01 69 26 40 00

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