Tide and surge dynamics along the Iberian Atlantic coast

The eastern Atlantic barotropic dynamics (in a region spanning from 20 degrees N to 48 degrees N and 34 degrees W to 0 degrees) are studied through numerical modelling and in situ measurements. The main source of data is the tidal gauge network REDMAR, managed by Clima Maritimo (Puertos del Estado). The numerical model employed is the HAMSOM, developed both by the Institut fur Meereskunde (Hamburg University) and Clima Maritime. In this paper, tidal and storm surge dynamics are studied for the region, focusing particularly on the nonlinear transfer of energy between the different forcings. The results of tidal simulations show good agreement between semidiurnal harmonic components and the values obtained from the tidal gauges (both coastal and pelagic) and current metres. The nonlinear transfers of energy from semidiurnal to higher order harmonics, such as M4 and M6, were mapped. Those transfers were found to be important in only two areas: The French continental shelf in the Bay of Biscay and the widest part of the African shelf, south of Cabo Bojador. The modelled diurnal constituents show larger relative differences with measurements than semidiurnal harmonics, especially in data concerning the phase. A method to isolate the nonlinear transfers of energy between tidal and atmospheric forcing during a storm surge was developed. These transfers were found to be significant in the same areas where tidal nonlinear activity was present. The effect of short period wind generated waves on sea surface elevation was also investigated. The magnitude of the spatial derivatives of radiation stress was compared with wind-induced stress. As a result of this comparison, we found the inclusion of a forcing term that depends on radiation stress in ocean model simulations at this scale and resolution to be not essential. The effect of computing wind-induced stresses, with a formulation that explicitly depends on sea state, was also explored by means of a coupled run of the HAMSOM and the spectral wave model WAM for a storm surge event in the Spanish coast. This formulation was not found to be an improvement over a classical parameterisation which only depends on wind fields.La dynamique barotrope du nord-est de l'Atlantique (20° N à 48° N, 34° W à 0°) a été étudiée par modélisation numérique et mesures in situ. Les données proviennent du réseau des marégraphes REDMAR géré par Clima Maritimo (Puertos del Estado). Les simulations numériques ont été faites avec le modèle tridimensionnel HAMSOM développé par l'Institut für Meereskunde (université de Hambourg) et par Clima Marítimo. Dans le présent travail, une attention particulière est portée aux transferts non linéaires d'énergie entre les différents éléments de forçage. Les résultats des simulations de marée montrent un bon accord entre les composantes harmoniques semi-diurnes et les valeurs obtenues par marégraphie (côtière et pélagique) et courantométrie. Le transfert non linéaire d'énergie a été calculé à partir des composantes harmoniques semi-diurnes et de composantes d'ordres supérieurs, comme M4 et M6. Ces transferts ne sont importants qu'en deux endroits : sur le plateau continental français du golfe de Gascogne et dans la partie la plus large du plateau continental africain, au sud du cap Bojador. Contrairement aux composantes harmoniques semi-diurnes, les composantes diurnes modélisées s'écartent des mesures in situ, particulièrement en ce qui concerne les phases. Une méthode a été développée pour isoler les transferts non linéaires d'énergie entre forçages astronomique et atmosphérique lors d'une surélévation de tempête ; les transferts importants se produisent aux endroits où l'activité non linéaire de marée est forte. L'élévation de la surface sous l'effet des vagues de courtes périodes engendrées par le vent est également étudiée. La comparaison de la dérivée spatiale du tenseur de radiation et de la tension tangentielle produite par le vent montre que, à l'échelle et à la résolution utilisées dans cette simulation océanique, on peut négliger le terme de forçage dépendant des tenseurs de radiation. Les tensions tangentielles produites par le vent on été simulées, en prenant en compte l'état de la mer dans un épisode de tempête sur la côte espagnole, par couplage entre le modèle HAMSOM et le modèle spectral WAM. Cette formulation n'apporte aucune amélioration aux résultats par rapport à l'approche classique où la tension ne dépend que du champ de ven