Analyse et modélisation de la propagation du spectre de vague dans les mers englacées

RÉSUMÉ: Une nouvelle version de Waves-in-Ice Model (WIM) fut développée pour représenter un spectre de vague évoluant dans des conditions de fetch limité en présence de glace de mer distribuée le long d'un axe 1-D. Les termes source implémentés incluent le transfert d'énergie par le vent, la dissipation par déferlement, les échanges non linéaires vagues-vagues ainsi que l'atténuation par la glace. La forme du spectre est libre de contraintes ce qui permet son évolution en présence d'une couverture de glace partielle ou discontinue. Une calibration du modèle fut faite avec les données opérationnelles de WAVEWATCH III, laquelle a nécessité de moduler les termes source par l'introduction de coefficients. Basées sur les images SAR de Sentinel-1 pour l'Estuaire du Saint-Laurent durant les périodes hivernales de 2016 à 2019, des distributions réalistes de glace furent établies correspondant à 3 cas spécifiques. Les vagues furent estimées au moyen des données de vent du Système Régional de Prévision Déterministe (SRPD). De ces données, des transects furent extraits et soumis au modèle. Les résultats obtenus furent comparés avec ceux d'AWAC mettant en évidence la nécessité de mobiliser davantage de données pour valider la méthode. La description et la validation du modèle sont présentées à l'intérieur du premier chapitre alors que l'intégration des données environnementales est détaillée dans le second. -- Mot(s) clé(s) en français : vagues, glace, WIM, attenuation, spectre, Saint-Laurent, interaction non linéaire, SAR, fetch. -- ABSTRACT: A new version of the 1-D Waves-in-Ice Model (WIM) has been developed to represent a wave spectrum evolving in fetch-limited waters with variable ice distributions.The source terms included in the model are energy gain from the wind, dissipation by white capping, nonlinear waves-waves interactions and ice attenuation. The shape of the spectrum is not constrained during growth which allows energy propagation in waters characterized by partial or discontinuous ice cover. Calibration was done with operational WAVEWATCH III data which led to the inclusion of weight functions to modulate the source terms. The model was run for realistic cases. Based on Sentinel-1 SAR images for the St.Lawrence Estuary for the winter periods of 2016-2019, realistic ice distributions for 3 specific scenes have been investigated. Waves were estimated based on the wind field from the Canadian Regional Deterministic Prediction System(RDPS). Results were compared with observations showing large biases which provided avenues for further investigation. Description and validation of the model is presented in the first chapter while the second chapter integrates the environmental data. -- Mot(s) clé(s) en anglais : wave, ice, WIM, attenuation, spectrum, St. Lawrence Estuary, nonlinear interaction, SAR, fetch