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Archive ouverte | Oceanologica Acta (0399-1784) (Gauthier-villars/editions Elsevier), 2001-09 , Vol. 24 , N. 5 , P. 395-407
Edité par Gauthier-villars/editions Elsevier
The optimal control technique using an adjoint method is applied to fit the parameters of a 3-D primitive equation coastal model due to a data assimilation procedure. Two of the main unknowns of coastal modelling operations - open boundary conditions and turbulent mixing processes in stratified conditions - are successively considered. The aim of the boundary control procedure is to identify boundary forcing to ensure the best fit between data and model results by minimising a function that measures model and data discrepancies. A methodology for proceeding from the continuous to the discrete formulation of a control problem is given. The robustness of the method is tested for the typical barotropic case of a semi-enclosed basin Kelvin wave. The data assimilation method of optimal control is then applied to the turbulence closure problem in the framing of coastal oceanic circulation. Numerical simulation of a schematic destruction of an halocline and an upwelling event resulting from a wind stress imposed at the sea surface in a strongly stratified two-layer case are realized. The adjoint method is used to find out an optimal set of viscosity and diffusivity coefficients which permits the retrieval of the closest computed simulation to hydrodynamic synthetic observations.. Une méthode de contrôle optimal est utilisée pour identifier les conditions aux limites ouvertes et les coefficients de viscosité turbulente d’un modèle tridimensionnel de circulation côtière aux équations primitives au moyen d’une méthode d’assimilation de données par méthode variationnelle. L’objectif de cette méthode est d’assurer l’optimisation des paramètres inconnus du modèle en minimisant une fonction de coût mesurant l’écart entre la solution calculée et des observations. La minimisation de cette fonction de coût est réalisée en utilisant l’adjoint du linéarisé tangent du modèle côtier. Une méthode est donnée, dans le cas d’un modèle aux différences finies utilisant une grille décentrée, pour passer de la formulation continue du problème de contrôle optimal et du modèle adjoint à une formulation discrétisée. L’efficacité de la méthode est vérifiée à partir du cas de l’ajustement des conditions aux limites ouvertes pour une circulation associée à une seiche de Kelvin dans un bassin semi-fermé. Elle est ensuite testée vis à vis de l’optimisation du champ de coefficients de viscosité turbulente dans le cas de déstructuration soudaine d’une stratification préalablement existante, comme dans le cas d’une rupture d’une halocline marquée provoquée par un coup de vent. Ces coefficients sont également ajustés dans la phase d’établissement d’un upwelling côtier académique le long d’une côte rectiligne infinie.