Evaluation of tsunami hazard and coastal free oscillation in France
Modélisation de l'aléa tsunamis et des résonances côtières en France
Résumé
The objective of this thesis is to improve the knowledge of tsunamis, hazard and coastal resonance in France. In the first part, we outlined the theory of free oscillations and tsunami modeling using long wave and Boussinesq approximations in a finite difference code. All these elements have been compared and validated during benchmarks. We developed a numerical code solving the hydrodynamic equations in the Boussinesq approximation. The second part is a set of applications in the Pacific Ocean and along the French coast. We studied different events produced in the Pacific Ocean. A detailed study of the tsunami generated by the Maule earthquake (Mw 8.8 February 28, 2010) is made in both in the near (at the Chilean coast) and far field (on DART and in French Polynesia). We compare the tsunami generated by different seismological sources of this event. We find that a simple source can reproduce the far-field observations. Along the Chilean coast, we study the large scale free oscillation generated by this event. Using data coming from different types of instrument (tide gauge, inclinometer), we demonstrate that these oscillations are generated by trapping waves between the trench and the coast. Because of various effects generated by tsunamis in the bays of French Polynesia depending on the earthquake location, a detailed study on resonance modes of the Marquesas was made containing a discussion of the dependence of the resonance on the azimuthal position of the source. Finally, a discussion of the tsunami hazard in metropolitan France was made. Due to a recent event (Boumerdes-Zemmouri, 2003), the tsunami risk on the Mediterranean coast is real. The study of additional events allows us to constrain better the risk. Less known, the tsunami risk on the French Atlantic coast was investigated by seeking past records of tsunamis. We validated the numerical simulations performed for the sources of the XX th century, leading to the first analysis of the impacts of tsunamis generated in the area Gibraltar--Azores on the French Atlantic coast.
L'objectif de cette thèse est d'approfondir la connaissance de l'aléa tsunami et des résonances côtières en France. Dans une première partie, nous avons exposé les différents éléments de modélisation des résonances et des tsunamis dans l'approximation en ondes longues et de Boussinesq avec la technique des différences finies. Tous ces éléments ont été comparés et validés lors de benchmarks. Un code résolvant les équations de la dynamique des fluides dans l'approximation de Boussinesq a été développé et validé. La seconde partie a consisté en un ensemble d'applications. Dans un premier temps, nous avons étudié différents évènements qui se sont produits dans l'océan Pacifique. Une étude détaillée du tsunami généré par le séisme de Maule (Mw8.8 28 février 2010) est faite en champ proche (au niveau de la côte chilienne) comme en champ lointain (sur des bouées au large comme en Polynésie française). Une comparaison des différentes sources disponibles a été effectuée. Nous en avons conclu qu'une source unitaire peut être suffisante pour reproduire les données en champ lointain. En champ proche, nous nous sommes intéressés au phénomène de résonances à grandes échelles. En utilisant les données provenant de différents instruments (marégraphiques, inclinométriques), nous avons mis en évidence le piègeage d'ondes de tsunami entre la fosse de subduction et la côte chilienne. Du fait des nombreuses sources de tsunami possible montrant des effets variés dans les différentes baies de la Polynésie française, une étude détaillée des modes de résonance de l'archipel des Marquises a été effectuée contenant une discussion sur la dépendance azimutale entre la position de la source et l'excitation des différentes résonances. Pour terminer, une discussion sur l'aléa tsunami en France métropolitaine a été effectuée. Suite à l'évènement récent de Boumerdès-Zemmouri (2003), le risque tsunami sur la côte méditerranéenne est connu. L'étude d'évènements supplémentaires permet de mieux contraindre le risque. Moins connu, le risque tsunami sur la côte Atlantique française a été étudié par la recherche d'enregistrements passés, afin de valider les simulations numériques effectuées concernant des sources du XXe siècle. Ces modélisations permettent ainsi d'avoir une première analyse de l'impact de tsunamis générés dans la zone Gibraltar--Açores sur les côtes françaises.
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