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Thèse (avec CNRM/Météo-France) : Couplage bi-directionnel feu-atmosphère pour des simulations à la demande en cas d'incendies de forêt

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Niveau requis : Master 2 ou Diplôme d'Ingénieurs
Date de début : 2 octobre 2017
Durée de la mission : 36 mois
Date limite des candidatures : 30 avril 2017

Financement : Projet FireCaster financé par l’Agence Nationale de la Recherche (http://www.firecaster.org) en collaboration avec plusieurs partenaires académiques français dont CNRM/Météo-France, CNRS/Cerfacs.

 

Sujet : La modélisation couplée feu-atmosphère constitue un axe de recherche important avec des finalités opérationnelles dans la prévision de la propagation des feux de forêt. Dans ce cadre, un couplage entre le modèle de recherche atmosphérique Méso-NH (http://mesonh.aero.obs-mip.fr) et le modèle de propagation de feux ForeFire (http://forefire.univ-corse.fr) a été développé depuis plusieurs années.

Voir l’exemple du feu d’Aullène en Corse en 2009 :

GLOBC_CNRS_IDEA_simu

Le modèle Méso-NH est basé sur l’approximation anélastique, c’est-à-dire que les équations de l’atmosphère sont discrétisées autour d’un état de référence hydrostatique stationnaire, dont on néglige les variations horizontales et temporelles de la densité de l’air. Cette hypothèse présente des limitations fortes dans la simulation des feux de forêt, où les dégagements de chaleur très importants induisent des variations horizontales et temporelles de la densité. Une extension aux équations compressibles a déjà été implantée dans Méso-NH, mais il s’agira dans la première partie de la thèse d’apporter les développements numériques nécessaires à l’utilisation du système d’équations compressibles avec un coût de calcul raisonnable (méthode de « time-splitting »).

Dans la seconde partie de la thèse, il s'agira d'adapter l'algorithme d'assimilation de données développé au CECI au système couplé ForeFire/Méso-NH pour simuler une progression plus réaliste du front de feu. ForeFire calcule l'évolution de la position du front de feu en utilisant un modèle paramétrique de vitesse sujet à des incertitudes et en intégrant les vents fournis par Méso-NH. L'idée de l'assimilation de données est de rectifier la trajectoire simulée du front de feu au fur et à mesure que de nouvelles observations sont disponibles via un filtre de Kalman d'ensemble. Ceci afin d'améliorer la qualité de la prévision du comportement de l'incendie. Adapter l'algorithme d'assimilation de données au système couplé ForeFire/Méso-NH nécessite avant de lancer la prévision, de mettre en équilibre l'atmosphère en adéquation avec l'ensemble de positions de front corrigées. Il s'agira de développer une méthodologie au coût de calcul raisonnable pour faire cette mise à l'équilibre et de tester l'apport d'un modèle couplé sur la qualité de la prévision sur des cas d'incendies de grande échelle.

Le doctorant sera également chargé de la mise en place du système couplé dans un contexte appliqué de prévision de propagation de feux sur le Sud de la France.

 

Résumé : La thèse sera d'une durée de 36 mois avec un début en octobre/novembre 2017. Elle sera effectuée à mi-temps entre le CNRM/Météo-France (Centre National de Recherches Météorologiques) et le CNRS/Cerfacs (unité mixte de recherche CECI – Climat, Environnement, Couplage et Incertitudes), deux instituts de recherche situés sur le campus de la Météopole, 42 Av. Gaspard Coriolis, Toulouse.

Une mobilité, principalement en France, sera requise pour nourrir la collaboration avec les autres partenaires académiques du projet FireCaster financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR), dont le Laboratoire d'Aérologie (Toulouse) et le CNRS/Univ. Pascal Paoli (Corse).

 

Qualifications : Le (ou la) candidat(e) devra avoir des connaissances solides en simulations numériques, en méthodes numériques et en programmation (Fortran, C/C++, Python). Des capacités d'analyse, d'autonomie et de travail en équipe seront appréciées pour mener à bien ces travaux. Un bon niveau en anglais sera aussi un plus pour communiquer tant à l'écrit qu'à l'oral sur les résultats scientifiques au travers de publications scientifiques et de conférences internationales.

 

Contact : Si cette offre de thèse vous intéresse, merci de nous envoyer CV et lettre de motivation :

  • Dr. Mélanie Rochoux, CNRS/Cerfacs, France, melanie.rochoux@cerfacs.fr
  • Dr. Christine Lac, CNRM/Météo-France, France, christine.lac@meteo.fr