Les rivières jouent-elles un rôle important dans la circulation et la dynamique océaniques ? Avons-nous besoin d'une représentation fine de la libération des rivières dans les modèles océaniques régionaux ?

Il est bien connu que les rivières affectent la circulation et la dynamique océaniques côtières et à l'échelle du bassin, mais représenter le flux net d'eau douce aux embouchures des rivières est toujours un défi pour la modélisation océanique à l'échelle mondiale et régionale. Plusieurs études ont démontré que le débit d'eau douce domine la dynamique des zones de plateau adjacentes aux estuaires en produisant un « panache fluvial flottant typique, " qui se compose d'un renflement offshore et d'un courant littoral côtier. D'autres études ont mis en évidence le rôle joué par les eaux salées océaniques pénétrant dans les estuaires, démontrant que cette intrusion entraîne l'échange d'eau estuarienne affectant ainsi le débit net estuarien et les valeurs de salinité.

Les modèles océaniques régionaux et mondiaux ne peuvent pas résoudre la dynamique estuarienne, et ils paramétrent le lâcher de rivière de manière simpliste, avec ruissellement climatologique et valeurs de salinité nulles ou constantes.

Une nouvelle étude vient de paraître sur Modélisation de l'océan ont essayé de résoudre ce problème tout en fournissant une représentation plus réaliste des apports d'eau dans les estuaires et en développant des interfaces appropriées entre les modèles de résolution des tourbillons à mésoéchelle et les estuaires afin de simuler la dynamique ROFI (c'est-à-dire les régions d'influence des eaux douces). L'étude, dirigé par la scientifique Giorgia Verri, modélisateur océanique à la Division des prévisions et applications océaniques du CMCC, et co-écrit par les scientifiques du CMCC Nadia Pinardi, Giovanni Coppini et Emanuela Clementi, testé et comparé trois approches différentes (les trois modèles suivants :relation de Knudsen, le modèle de boîte d'estuaire UCONN-NCAR et le modèle de boîte d'estuaire de la CMCC, appelé CMCC-EBM, développé par le chercheur G. Verri) pour représenter les valeurs de transport de volume fluvial et de salinité aux exutoires et reconstituer la dynamique estuarienne.

"L'étude, " explique Giorgia Verri, « est placé dans le cadre du développement d'une approche de modélisation conceptuelle et numérique pour simuler les effets du relâchement des rivières sur la circulation et la dynamique du littoral à la haute mer. La résolution de quelques kilomètres des modèles océaniques à mésoéchelle ne peut pas résoudre explicitement la dynamique des estuaires ; ainsi, l'idée d'un « modèle de boîte d'estuaire » qui donne des valeurs raisonnables de flux de volume d'eau et de salinité à l'embouchure du fleuve, qui à son tour affecte la dynamique océanique.

Par conséquent, Le CMCC EBM a été conçu pour représenter les processus estuariens couplés à un modèle océanique régional à résolution turbulente (basé sur le code NEMO).

Pour montrer l'impact des valeurs de flux volumique et de salinité EBM sur la qualité d'une simulation océanique, les chercheurs ont appliqué les résultats des EBM à un modèle océanique régional en Méditerranée centrale et en particulier à deux estuaires de cette zone :l'estuaire fortement stratifié de la rivière Ofanto, qui traverse les Pouilles dans le sud de l'Italie et se termine dans le sud de la mer Adriatique, et le delta partiellement mélangé du fleuve Pô, l'un des principaux fleuves d'Europe qui se jette dans le nord de la mer Adriatique.

L'étude a mis en évidence que les systèmes couplés sont capables de reconstituer des panaches fluviaux bien définis et surpassent l'approche climatologique qui néglige l'échange d'eau estuarien tout en améliorant les performances des modèles océaniques. De plus, le couplage du modèle océanique à résolution turbulente à l'EBM CMCC s'avère plus performant que celui de l'EBM UCONN-NCAR dans la région d'influence de l'eau douce sur les zones de plateau.

"La recherche n'est pas seulement intéressante d'un point de vue académique, " souligne le Pr Nadia Pinardi, océanographe à la Fondation CMCC, "mais aussi pour son application pratique :introduire une information sur le relâchement des rivières dans les modèles océaniques, de l'échelle régionale à l'échelle mondiale, peuvent améliorer leurs performances et produire des prévisions opérationnelles ou des scénarios climatiques plus réalistes. Le modèle EBM-CMCC sera dans un premier temps couplé aux modèles actuellement utilisés pour produire des prévisions opérationnelles en Méditerranée ou en mer Noire, c'est-à-dire aux systèmes de prévision Copernicus Méditerranée et mer Noire (CMEMS Med MFC et CMEMS BS MFC), pour améliorer leurs rendements."

"Le Copernicus Marine Service (CMEMS) a été conçu pour répondre aux problèmes émergents dans le domaine de l'environnement, secteurs commerciaux et scientifiques. En utilisant les informations provenant à la fois des observations satellitaires et in situ, il fournit quotidiennement des analyses et des prévisions de pointe, qui offrent une capacité d'observation sans précédent, comprendre et anticiper les événements du milieu marin. Cette étude ajoute une information clé aux modèles océanographiques utilisés par ce service, " commente Giovanni Coppini, Directeur de la Division des applications océaniques et prévisionnelles du CMCC. "Le modèle estuarien CMCC ajoute en fait un réalisme accru aux modèles océaniques tout en fournissant des simulations et des prévisions plus précises."

Les chercheurs de la SMCC travaillent déjà à la mise à niveau du modèle. Le développement ultérieur du modèle soutiendra la compréhension d'un autre problème clé :l'étude des processus d'intrusion d'eau salée et de salinisation dans les zones côtières. "La version améliorée de notre modèle, " Verri ajoute, "sera utilisé pour évaluer le niveau d'intrusion saline dans le delta du Pô dans le cadre de l'OPERANDUM, un projet visant à réduire les risques hydrométéorologiques en Europe à travers la conception et le développement de solutions innovantes basées sur la nature. La modélisation du niveau d'intrusion d'eau salée soutiendra en particulier une étude pour la conception et le développement de solutions basées sur la nature pour améliorer la résilience environnementale de la zone. Les scénarios produits aideront en particulier les activités du projet visant à introduire des plantes herbacées pérennes à enracinement profond en tant que couverture des remblais de terre pour l'atténuation des risques d'inondation et d'intrusion saline dans le delta du Pô.