Simulations numériques et patamétrisation des panaches volcaniques du Piton de la Fournaise, sur l'île de la réunion

• Auteur / Autrice : Sandra Gurwinder Sivia
• Direction : François Gheusi, Céline Mari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, atmosphère et surfaces continentales
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution atmosphérique

Activité volcanique

Éruptions volcaniques -- Réunion

Mots clés libres

Modélisation numérique

Paramétrisation

Convection

Panache volcanique

Hauteur d'injection

Processus sous-maille

Piton de la Fournaise

Résumé

Le Piton de la Fournaise est un volcan situé sur l'Ile de la Réunion, dans l'Océan Indien, à 2600 m d'altitude. Avec une éruption tous les huit mois en moyenne, le Piton de la Fournaise est un des volcans les plus actifs du monde. Les débris volcaniques, un mélange de téphra et de gaz sont connus pour avoir un impact considérable sur l'atmosphère et la santé humaine. La pollution acide créée par les éruptions peut être transportée par les vents sur de grandes distances. Les incertitudes dans la modélisation de tels transports exigent des améliorations continues des techniques de modélisation. Cette étude est un premier pas vers le développement d'un nouveau système d'alerte à la pollution par les émissions volcaniques avec une première application sur le Piton de la Fournaise. Un facteur critique pour le succès de la surveillance et de la prévision de la dispersion des cendres et des gaz volcaniques repose sur une identification correcte de la hauteur atteinte par les nuages éruptifs. L'objectif de cette étude est de paramétriser la convection atmosphérique induite par le volcan dans un modèle méso-échelle (1 km de résolution) initialisé par des sources de chaleur prescrites en surface. Le choix a été fait de modifier un schéma de convection peu profonde utilisé dans le modèle méso-échelle Méso-NH. Cette paramétrisation est validée par une simulation LES considérée comme une référence. Cet objectif initial atteint, le schéma modifié est testé dans la version tri-dimensionnelle du modèle sur un cas réel.

Piton de la Fournaise a volcano of altitude 2600 m a. S. L is located in Reunion Island in the Indian Ocean. With an average of on eruption every eight months, it's amongst one of the world's most active volcano. Volcanic ejecta, a mixture of tephra and gases are known to have considerable impact on the safety of air traffic and on human health. Acidic pollution created by the eruptions can be transported by wind over large distances. Uncertainties in modelling such transport demands continuous improvements in modelling techniques. This study aims to take a first step toward the development of a new volcano emissions alert notification system with a first application on the Piton de La Fournaise volcano. A critical factor in successfully monitoring and forecasting the dispersion of volcanic ash and gases relies on a correct identification of the height reached by eruption clouds. The objective of this study is to parameterise a volcanic convection in a mesoscale model (1 km resolution) initialised by heat sources prescribed at the ground. This is achieved by modifying a current shallow convection scheme used in a mesoscale model, Meso-NH. This modified parameterisation is validated by LES simulation considered as a reference. Having fulfilled the primary objective of this study, the modified scheme is tested as a first application in a 3D real-case environment.