Wind-driven circulation and contaminant dispersion in a semi-enclosed bay : case study of the Toulon bay

Modélisation des flux et du transport de polluants en rade de Toulon

Camille Mazoyer (1, 2)

1 MIO - Institut méditerranéen d'océanologie
2 IMATH - Institut de Mathématiques de Toulon - EA 2134

This doctoral research aim was to study hydrodynamic processes in a semi-enclosed bay such as the Toulon bay and their importance for the dispersion of dissolved contaminants. For this study, a YfilY high resolution (100 m spatial resolution) configuration named TBAY100, based on the MITgcm ocean circulation model, was implemented. A multi-model nesting was carried out ta work at such a resolution, starting from a 1.3 km NEMO-GLAZUR64 configuration of the North-Western Mediterranean then a 400 m NEMO-NIDOR configuration of the Var coastline ta correctly force the TBAY100 boundaries. Firstly, a mathematical analysis aimed to guantify energy exchanges for a simplified system then this analysis has been extended ta the Toulon bay to better understand the exchanges at the domain open boundaries. This configuration was then validated with various observations inoludin ADCP data and driftin eolocalisable.

Cette thèse s'est intéressée aux processus hydrodynamiques dans une baie semi-fermée telle que la Rade d Toulon et leurs importances pour la dispersion de contaminants dissous. Pour cette étude, une configuration à très haute résolution (100 m de résolution spatiale) nommée TBAY100, basée sur le modèle de circulation océanique MITgcm a été mise en place. Un emboîtement multi-modèle a été effectué pour arriver à une telle résolution, en partant d'une configuration NEMO-GLAZUR64 à 1.3 km de la Méditerranée Nord-Occidentale puis NEMO-NIDOR à 400 m du littoral Varois pour forcer correctement les frontières de TBAY100. Dans un premier temps, une analyse mathématique a permis de quantifier les échanges d'énergie pour un système simplifié pour ensuite étendre cette réflexion à la Rade de Toulon et mieux comprendre les échanges aux frontières ouvertes du domaine. Cette configuration a été ensuite validée avec diverses observations dont des données d'ADCP et des trajectoires de flotteurs qéolocalisables dérivants. Des schémas de circulation typiques dépendant des conditions hydrodynamiques et météorologiques ont été dégagés. Dans un deuxième temps, nos recherches se sont portées sur les processus de distribution de polluants en s'appuyant sur des prélèvements chimiques, principalement le cuivre relargué par les peintures-antifouling. Les hypothèses de contamination (sources et taux) ont fait l'objet d'un travail collaboratif avec une équipe de chimie. Le transport des contaminants a été analysé à l'aide de traceurs passifs implémentés dans TBAY100 et a abouti à 4 schémas de dispersion de polluants indiquant un export soit vers le Courant Nord, soit vers le Parc National Marin de Port-Cros, ainsi qu'une rétention des polluants dans la Grande Rade de Toulon. Cette maquette pourra avoir d'autres applications sociétales importantes puisqu'elle peut servir d'outil de prédiction de courants et de dispersion de contaminant dans la Rade de Toulon.

Mots clés: Semi-enclosed bay; Coastal circulation; Wind-driven circulation; Contaminant dispersion; MITgcm; Toulon Bay; FORMTEXT

Mots clés: Baie semie-fermée; Circulation côtière; Circulation dirigée par le vent; Dispersion de contaminant; MITgcm; Rade de Toulon; FORMTEXT

Domaines: Autre [q-bio.OT]

Camille Mazoyer. Modélisation des flux et du transport de polluants en rade de Toulon. Autre [q-bio.OT]. Université de Toulon, 2019. Français. ⟨NNT : 2019TOUL0005⟩. ⟨tel-02494519⟩