Estimation des zones d'incertitude de trajectoires de bouées dérivantes dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent

Le Ménec, Maëla (2024). Estimation des zones d'incertitude de trajectoires de bouées dérivantes dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 67 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Les opérations de recherche et sauvetage en mer reposent sur des prédictions rapides et fiables des trajectoires des objets flottants à partir d'une dernière position connue. Ces prédictions sont généralement obtenues à partir de modèles numériques océaniques, atmosphériques et de vagues. Cependant, la résolution spatio-temporelle limitée de ces modèles ne permet pas de résoudre toutes les échelles des écoulements turbulents qui affectent ces trajectoires. Il est donc nécessaire d'estimer les incertitudes dans les trajectoires prévues pour guider les opérations de recherche et sauvetage. Ceci est généralement réalisé en ajoutant une composante stochastique aux courants de surface prédits par le modèle océanique, en supposant que les échelles des mouvements non résolues et les erreurs de modèle sont toutes deux aléatoires. Ici, en utilisant un grand nombre de dériveurs de surface suivis par GPS déployés en septembre 2020 lors de la première mission de surface TReX (Tracer Release Experiment) dans l'estuaire du Saint-Laurent au Québec, nous vérifions si cette hypothèse conduit à des estimations efficaces des incertitudes de trajectoire, ou si certains types d'erreurs de modèle doivent être pris en compte explicitement. Le modèle océanique a une résolution horizontale de 500 m et une résolution verticale de 1 m près de la surface. Le modèle atmosphérique a une résolution horizontale de 2.5 km et le modèle de vagues a une résolution horizontale de 1 km. Différentes simulations de trajectoires de dérive sont réalisées pour déterminer le meilleur modèle stochastique à utiliser pour estimer des incertitudes de trajectoire efficaces. Les résultats montrent que les erreurs des modèles océaniques actuels sont trop grandes pour pouvoir estimer des zones de recherches fiables. L'augmentation de la partie diffusive stochastique pour le calcul des prédictions n'apporte pas d'amélioration. -- Mot(s) clé(s) en français : prévision, dérive de surface, bouées dérivantes, vitesse advective, vitesse diffusive. --
ABSTRACT : Search and rescue operations at sea rely on fast and reliable predictions of the trajectories of floating objects from a last known position. These predictions are usually obtained from oceanic, atmospheric and wave numerical models. However, the limited spatio-temporal resolution of these models does not resolve all scales of the turbulent flows that affect these trajectories. It is therefore necessary to estimate uncertainties in predicted trajectories to guide search and rescue operations. This is usually achieved by adding a stochastic component to the surface currents predicted by the oceanic model, assuming that the unresolved scales of motions and model errors are both random. Here, using a large number of GPS-tracked surface drifters released in September 2020 during the first surface TReX (Tracer Release Experiment) mission in the Lower St. Lawrence Estuary in Quebec, we verify whether this assumption leads to efficient estimates of trajectory uncertainties, or whether some types of model errors need to be accounted for explicitly. The oceanic model has a horizontal resolution of 500 m and a vertical resolution of 1 m near the surface. The atmospheric model has a horizontal resolution of 2.5 km and the wave model has a horizontal resolution of 1 km. Different simulations of drifter trajectories are realized to determine the best stochastic model to use for estimating efficient trajectory uncertainties. The results show that the errors of current ocean models are too large to be able to estimate reliable research areas. Increasing the diffusive stochastic contribution does not improve the results. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Forecast, surface drift, drifting buoys, advective velocity, diffusive velocity.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Chavanne, Cédric
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Dumont, Dany
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences.
Mots-clés :	Bouées océanographiques - Québec (Province) - Saint-Laurent, Estuaire du; Bouées océanographiques - Saint-Laurent, Golfe du; Interaction mer-atmosphère; Courants marins; Vagues; Modèles mathématiques - Prévision; Modèle océanique; Bouées dérivantes; Dérive de surface.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Date de dépôt :	30 janv. 2025 18:38
Dernière modification :	30 janv. 2025 21:16
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/3209