DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION

La présente invention a trait au domaine de la sécurité de la navigation maritime civile et militaire et concerne plus particulièrement un procédé permettant de fournir le niveau de risque d'occurrence de vagues spécifiques dites scélérates.

DESCRIPTION DE L'ART ANTERIEUR

Les mouvements de la surface de la mer sur une aire maritime et à un moment donné sont généralement complexes, car ils combinent, d'une part, les ondulations de la mer du vent suscitées sur place par l'action progressive du vent local, et, d'autre part, les vagues apportées suivant une ou parfois plusieurs directions par la propagation d'une ou de plusieurs composantes de la houle, générées antérieurement dans des régions éloignées de l'aire observée. La combinaison de la houle et de la mer du vent qui se croisent peut parfois engendrer un état de la mer, inhabituel qui présente un risque d'instabilité pour la navigation et pour les installations en mer, avec des conséquences pouvant être catastrophiques aussi bien au large que près des côtes.

De plus, si une vague normale se déplace en s ' élargissant et en perdant progressivement de sa hauteur, il existe certaines vagues qui se propagent sans se déformer et plus communément appelées vagues solitaires, ou solitons. Il existe aussi des vagues extrêmement hautes qui apparaissent de façon inattendue sur une mer relativement calme. Ces vagues rarissimes mais exceptionnelles sont appelées souvent "vagues scélérates" d'un potentiel destructeur redoutable car elles sont parfois à l'origine de naufrages. Ces événements inhabituels sont difficiles à étudier et encore moins à prédire car ils sont issus de phénomènes physiques non- linéaires .

Dès lors qu'elles constituent un risque majeur pour le trafic et les installations maritimes, quelques recherches ont été menées récemment pour tenter de comprendre comment, et surtout quand, ces vagues scélérates seraient susceptibles de se former. C'est ainsi qu'en transposant les comportements non-linéaires des ondes qui se propagent dans l'eau aux ondes lumineuses qui reproduiraient des pics d'ondes assimilables à ceux des vagues scélérates, des modèles numériques ont pu être élaborés pour tenter de cerner les conditions d'apparition de ces pics d'ondes lumineuses. En transposant à nouveau ces modèles numériques aux ondes qui se propagent dans l'eau, on entrevoit aujourd'hui la possibilité de prédire l'apparition des vagues scélérates océaniques.

Il a été relevé que les vagues scélérates semblent être en partie dues et surtout renforcées par l'effet du vent sur la surface de la mer ce qui les distingue des autres vagues anormales dues à d'autres causes, comme les tsunamis ou les raz de marée qui sont provoqués par des glissements de terrains ou des séismes.

Il est connu aussi que certaines régions océaniques sont des zones à risques pour les vagues scélérates, particulièrement lorsqu'un courant s'oppose au vent.

D'autres mécanismes physiques qui produisent ces vagues géantes ont également été décelés comme :

- l'interaction vague-courant,

- la focalisation (spatiale) géométrique,

- la focalisation due à la dispersion,

la focalisation due à l'instabilité modulationnelle Benjamin Feir),

- la collision de soliton,

- et enfin l'action atmosphérique.

Ceci a conduit certains centres météorologiques à retenir trois facteurs pouvant expliquer et quantifier ce phénomène extrême: la cambrure des vagues, la largeur de la bande spectrale des vagues et l'étalement directionnel du spectre.

Depuis une décennie, un certain engouement de la part des scientifiques a donné lieu à des avancées significatives dans la description et la proposition de modèles susceptibles d'améliorer la compréhension des phénomènes de formation des vagues scélérates ayant permis ainsi à la plupart des grands services météorologiques nationaux de pouvoir prévoir l'état de la mer en utilisant un des divers modèles opérationnels de type "WAM" , "SWAN", "WAVEWATCH" , etc..

Plus récemment, dans un article scientifique intitulé "Freak waves: Their occurrence and probability" PHYSICS OF. FLUIDS, vol. 21, n°. 7, 2009, pages 1-14, XP008148479, ISSN: 1070-6631, 001: 10.1063/1.3175713 [extrait le 2009- 07-14]", D. Chalokov de l'Institut Océanographique de l'Académie Russe des Sciences a décrit un outil d'aide à la prédiction de la probabilité d'apparition de vagues scélérates dans lequel un modèle statistique est développé en se basant sur l'état de la mer simulé par un modèle du type "WAM" ou "WAVEWATCH" .

Ces divers constatations et travaux de recherches ont alors permis de déduire et d'identifier plusieurs indicateurs d'occurrence des vagues scélérates.

Partant de cet état de fait, la demanderesse a toutefois constaté que si de nombreux outils existent déjà pour fournir les produits classiques (hauteur significative des vagues, période de la houle, ...), il n'existe à ce jour, aucun procédé viable capable de pouvoir détecter ou tout au moins déterminer la probabilité d'apparition de telles vagues scélérates.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

Pour pallier cet inconvénient de détection ou de détermination de la probabilité d'apparition de vagues scélérates, la demanderesse a donc mené des recherches visant, selon un cahier des charges préétabli, à concevoir un procédé non seulement susceptible de détecter ou tout au moins de déterminer la probabilité d'apparition de telles vagues scélérates en temps réel et/ou en prévisionnel mais également de pouvoir établir une cartographie des zones à risques à partir de l'analyse d'événements passés afin de pouvoir planifier le transport maritime et le dimensionnement des installations en mer.

Ce procédé permettant de détecter ou de déterminer la probabilité d'apparition de vagues scélérates est du type de celui utilisant :

- un modèle de simulation numérique globale de l'état de la mer qui, en fonction de données météorologiques globales fournies par au moins un centre de prévision météorologique, fournit des paramètres sur l'état de la mer ,

et un modèle statistique qui, en fonction des paramètres de l'état de la mer fournis par le modèle de prévision numérique de l'état de la mer, permet, à partir d'indicateurs identifiés d'occurrence de vagues scélérates, de détecter ou de déterminer la probabilité d'apparition de vagues scélérates.

Selon le concept principal de l'invention, ce procédé est remarquable en ce qu'il consiste :

- à utiliser un modèle de simulation numérique des conditions météorologiques multi-échelle qui, en fonction de données météorologiques globales fournies par au moins un centre de prévision météorologique, permet de fabriquer des cartes de vent de surface,

- à réaliser, à l'aide du susdit modèle statistique, une simulation de manière déterministe qui, à partir de l'effet du vent sur les paramètres de l'état de la mer relevés sur des situations passées, permet de valider et/ou d'évaluer des indicateurs d'occurrence de vagues scélérates,

- et enfin, à déterminer en temps réel, à l'aide du susdit modèle statistique implémenté des susdits indicateurs venant d'être validés et à partir des paramètres de l'état de la mer fournis par le modèle de prévision numérique de l'état de la mer d'une part, et des données du vent fournies par le modèle de simulation numérique des conditions météorologiques multi-échelle d'autre part, la probabilité d'apparition de vagues scélérates .

Ainsi, en combinant l'utilisation d'un modèle de simulation numérique des conditions météorologiques multi-échelle afin d'aboutir à des vents fine échelle spatio-temporelle à l'utilisation d'un modèle de simulation numérique globale de l'état de la mer, le procédé de l'invention permet, grâce à une étude préliminaire sur l'effet direct du vent obtenue par la simulation déterministe du modèle statistique, de valider et/ou d'évaluer des indicateurs d'occurrence de vagues scélérates sélectionnés préalablement, ceci afin de peaufiner la qualité des prévisions d'apparition des vagues scélérates et de simuler dans n'importe qu'elle zone du globe des situations observées ou pas de l'état de la mer.

De ce fait, grâce à une approche déterministe préliminaire, le susdit modèle statistique de l'invention permet de tester l'effet du vent (lequel n'avait pas été pris en compte jusqu'à présent) sur les indicateurs de vagues scélérates dans la définition desdits indicateurs sélectionnés .

Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, ce procédé utilise un modèle de prévision numérique régional de l'état de la mer qui utilise en entrée, les sorties dudit modèle de simulation numérique globale de l'état de la mer pour fournir en sortie des paramètres de haute résolution sur l'état de la mer.

Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, le susdit modèle de simulation numérique des conditions météorologiques multi-échelle permet de fabriquer des cartes de vent de surface à une résolution de 10 à 1 km en spatial.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le susdite modèle de simulation numérique des conditions météorologiques multi-échelle permet de fabriquer des cartes de vent de surface à une résolution de une heure à 10 minutes en temps.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, les susdites données météorologiques globales ont une résolution de 100 à 10 kms en spatial.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, les susdites données météorologiques globales ont une résolution de 6 h à 10 minutes en temps.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le susdit modèle de simulation numérique globale de l'état de la mer a une résolution de l'ordre de 100 à 10 kms en spatial.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le susdit modèle de simulation numérique globale de l'état de la mer a une résolution de l'ordre de 6 h à 10 minutes en temps.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le susdit modèle de simulation numérique globale de l'état de la mer est un modèle de type statistique qui fournit une description statistique de 1 ' état de la mer sous la forme de paramètres ne contenant des moments statistiques d'ordre 1 ou 2 : à savoir le spectre directionnel des vagues, la hauteur significative des vagues, les coefficients de dissymétrie et d'aplatissement de la distribution statistique des vagues.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le susdit modèle de prévision numérique régional de l'état de la mer a une résolution de 10 à 1 km en spatial.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le susdit modèle de prévision numérique régional de l'état de la mer a une résolution de l'ordre de 6 h à 10 minutes en temps.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le susdit modèle de prévision numérique régional de l'état de la mer est un modèle de type statistique qui fournit une description statistique de l'état de la mer sous la forme de paramètres ne contenant des moments statistiques d'ordre 1 ou 2 : à savoir le spectre directionnel des vagues, la hauteur significative des vagues, les coefficients de dissymétrie et d'aplatissement de la distribution statistique des vagues .

On comprend que le dispositif de l'invention, qui vient d'être ci-dessus décrit, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être adaptés en fonction des besoins identifiés, sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que défini dans les revendications.