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Université de Provence - Aix-Marseille I (19/05/2008), Vincent Moron (Dir.)
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Surcotes dans le Golfe du Lion et conditions atmosphériques: variabilité contemporaine et future (1900-2100)
Albin Ullmann1

Cette thèse analyse la variabilité des surcotes et des niveaux marins extrêmes dans le Golfe du Lion et les conditions atmosphériques associées à différentes échelles spatio-temporelles de 1905 à 2100. Les analyses se basent sur les données marégraphiques à quatre stations (Port-Vendres, Sète, Grau-de-la-Dent et Marseille), les vents à chacune de ces stations et les champs de pression observés au cours du 20ème siècle et simulés au 21ème siècle, par ARPEGE-climat, selon deux scénarios de changement climatique (A2 et B2). Les séries marégraphiques au pas de temps horaire du Grau de la Dent, Sète et Port-Vendres ont été numérisées et validées sur la période commune 1986-1995 grâce au logiciel NUNIEAU. La série quotidienne des hauteurs d'eau mesurées au Grau de la Dent à 6h TU et les moyennes mensuelles à Marseille ont été utilisées afin d'étudier la variabilité depuis 1905.

Les surcotes extrêmes (> 40 cm) sont des événements d'échelle régionale dans le Golfe du Lion, c'est-à-dire qu'elles s'y produisent pratiquement simultanément avec une amplitude similaire. Elles sont principalement forcées par des vents de secteur sud à sud-est, générés par un fort gradient barométrique zonal entre une dépression située entre l'Espagne et les Iles Britanniques et des hautes pressions localisées sur l'Europe centrale. A l'échelle des types de temps (~ 30 millions de km2) et de l'ensemble du domaine centré sur l'Atlantique Nord, les surcotes sont principalement associées à « Greenland Above » (GA), « Blocking » (BL) et à la phase négative de l'Oscillation Nord-Atlantique (ONA), c'est-à-dire lorsque la circulation zonale au dessus de l'Atlantique Nord est décalée au sud de sa trajectoire habituelle. Des surcotes locales peuvent toutefois apparaître par flux de N à NW en fonction de l'orientation de la côte, comme à Port-Vendres et Marseille.

A l'échelle du 20ème siècle, la hausse des niveaux marins extrêmes au Grau-de-la-Dent (+ 0.31 mm/an) est associée à la remontée du niveau marin moyen (+ 0.20 mm/an) à laquelle se superpose l'élévation des surcotes (+ 0.12 mm/an), liée à l'augmentation de la fréquence des vents de sud à sud-est dans le Golfe du Lion. Paradoxalement, la fréquence des jours « GA » reste stationnaire au 20ème siècle et la phase moyenne de l'ONA montre une nette déviation positive dans la seconde moitié du 20ème siècle. Cependant, à partir des années 1960, des modifications atmosphériques (augmentation de la pression sur l'Europe Centrale lors des jours « GA » et décalage vers l'est des principaux centres d'action de l'ONA) ont augmenté la probabilité d'occurrence des vents de sud et sud-est et des surcotes dans le Golfe du Lion, durant les phases négatives de l'ONA et les jours « GA ».

Au 21ème siècle, la hauteur et la fréquence des surcotes dans le Golfe du Lion restent stationnaires dans les scénarios A2 et B2. Mais des surcotes vont se superposer à un niveau marin moyen inéluctablement croissant. A la fin du 21ème siècle, la fréquence des niveaux marins érosifs dans le Golfe du Lion (> 40 cm NGF) pourrait dépasser 20% de l'hiver dans la scénario B2 et 30% dans le scénario A2, selon les projections basses de la remontée du niveau marin moyen. Selon les projections hautes, le niveau aujourd'hui centennal (> 1 m NGF) pourrait se produire plusieurs fois par hiver dans A2 et B2.
1:  CEREGE - Centre européen de recherche et d'enseignement de géosciences de l'environnement
niveaux marins" – " surcotes" – " conditions atmosphériques" – " Golfe du Lion" – " scénarios du changement climatique

Atmospheric conditions of sea surges in the Gulf of Lions from 1900 to 2100
This PhD analyses variability of sea surges and extreme sea-level in the Gulf of Lion and its relationship with atmospheric conditions at different spatio-temporal scales from 1905 to 2100. Sea-level height time series at four stations (Port-Vendres, Sète, Grau-de-la-Dent and Marseille) are used, as well as wind speed and directions at these stations and sea-level pressure (SLP) fields observed during the 20th century and simulated by ARPEGE-climat for the 21st century, according to two SRES scenarios (A2 and B2). Numerical time series of sea heights and surges at Grau-de-la-Dent, Sète and Port-Vendres have been digitized and validated on the 1986-1995 common period using NUNIEAU software, and daily sea level observed at 6h UTC at Grau-de-la-dent and monthly mean sea levels at Marseille have been used to analyse long-term variability on the 20th century.

Extreme sea surges (> 40 cm) in the Gulf of Lion are consistent at regional-scale, i.e. their temporal phase and amplitude are almost the same everywhere else, and mostly forced by southerly and south-easterly winds, associated with a strong zonal barometric gradient between a depression between UK and Iberian Peninsula and high pressure over Central Europe. This atmospheric circulation is mainly associated with “Greenland Above” (GA) and “Blocking” (BL) weather type and with the negative phase of the North-Atlantic Oscillation (NAO), which lead to a southerly shift of the main stormtrack across the North Atlantic. Local-scale sea surges occur when wind blows from N to NW, according to the local-scale coastal orientation (as in Marseille and Port-Vendres).

During the 20th century, the increase of extreme sea level heights at Grau-de-la-Dent (+ 0.31 mm/yr) corresponds to the superimposition of the mean sea-level rise (+ 0.20 mm/an) and of the increase of sea surge heights (+ 0.12 mm/an), linked with the long-term increase of the frequency and speed of southerly and south-easterly winds in the Gulf of Lions. Large-scale atmospheric anomalies (as the SLP rise over Central Europe and eastward shift of the SLP anomalies linked to NAO) increase the surge probability during GA weather regime and the negative phase of the NAO from 60s.

The frequency of sea surges in the Gulf of Lions is almost stationary during the 21st century in climate change scenarios A2 and B2, consistent with the quasi-constant frequency of low pressure travelling across the Bay of Biscay. But the rising mean sea levels, mainly forced by the sea warming will increase the risk of extreme sea levels. The frequency of sea surges > 40 cm (which is currently the geomorphological active level in the Gulf of Lions) could be over than 20% (30%) of days per winter in B2 (A2) at the end of the 21st century, if sea level rises according to the lower tail of the scenario. The current centennial sea level (> 1 m) could occur several times per winter at the end of the 21st century, even in the less pessimistic scenario of climate change, if sea level rises according to the upper tail of the scenario.
sea level – sea surges" – "atmospheric conditions" – "Gulf of Lions" – "climate change scenarios

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