IDEA

IDEA

Incendies de forêts : simulation de la dynamique et des émissions atmosphériques par couplage de code

Le projet IDEA vise à réaliser le premier système validé de simulation de grands incendies prenant en compte le couplage et les rétroactions (simplifié à l’extrême dans les approches existantes) entre combustion, dynamique de propagation et météorologie.

Coordinateur Jean-Baptiste Filippi SPE
Correspondant CNRM-GAME Christine Lac
Équipes CNRM-GAME GMME/Méso-NH GMME/MOSAYC GMME/TURBAU
Site Internet du projet [http://anridea.univ-corse.fr/]
Type ANR-09-COSI-006-03
Début 01/01/2010
Durée 3 ans

 Objectifs

L’objectif du projet est de réaliser le premier système validé de simulation de grands incendies prenant en compte le couplage et les rétroactions (simplifié à l’extrême dans les approches existantes) entre combustion, dynamique de propagation et météorologie. Le couplage sera réalisé par tabulation et paramétrisation des processus de combustion, puis en grilles imbriquées depuis le front de flamme (maille < 100m) jusqu’à l’échelle régionale (maille > 1Km). Ce projet ambitieux et inédit par la dimension des calculs requis repose sur une étude exploratoire de faisabilité conduite avec succès par le même consortium au cours des deux années précédentes. Le code atmosphérique Méso-NH et le code de propagation incendie ForeFire seront utilisés pour les échelles les plus grandes, nécessitant des travaux de parallélisation et de couplage. Les codes de combustion Firestar et AVBP seront eux mis en œuvre pour déterminer les modèles réduits de comportement de flamme utilisés dans ForeFire. L’objectif in fine est la démonstration d’un système couplé et multi-échelles, de simulation de feu de forêts.

 Apports du CNRM-GAME

Dans le cadre d’un projet PEPS du CNRS (projet exploratoire pluridisciplinaire), le couplage d’un modèle de propagation de feux ForeFire avec Méso-NH via SURFEX a été mis en place pour des expérimentations sur des cas simplifiés et à échelle limitée. Il s’agit dans IDEA d’améliorer le couplage et de le paralléliser afin de pouvoir lancer des calculs intensifs sur machines distribuées. Une phase de test sur cas idéalisés est menée par SPE et le CNRM , afin de décrire différentes conditions de stabilité atmosphérique, de cisaillements de vent et mener des études de sensibilité associées. Le CNRM participe aussi à la simulation grande échelle de cas d’études d’incendies réels.

 Description du projet

Le projet s’articule autour de cinq tâches correspondant aux échelles de l’étude :
1) Etude des gaz de pyrolyse, de leur combustion et des émissions atmosphériques où seront déterminés la composition et le comportement des gaz à l’échelle de la combustion pour la tâche
2) Identification des paramètres de contrôle de modèle du flamme et implantation dans les modèles réduits qui déterminera un modèle paramétrique de combustion à intégrer dans un modèle de propagation d’incendie.
3) A l’échelle du front de flamme, la tâche 3) Parallélisation, tests sur cas idéaux et évaluation de résultats de simulation est consacrée à la parallélisation des codes de simulation couplés pour de grands incendies.
4) Ces codes seront utilisés dans la tâche 4) Simulation de grands incendies.
5) Enfin la tâche 5) Simulations à grand volume de données est consacrée aux simulations les plus intensives, l’étude à haute résolution de la chimie des panaches de grands incendies et l’estimation d’incertitudes par des approches d’ensemble.

 Livrables ou résultats attendus

Les résultats attendus du projet sont :

  • Etude des gaz de pyrolyse, de leur combustion et des émissions atmosphériques : Identification des gaz de pyrolyse et de leur cinétique chimique, Etude de la combustion de ces gaz : états d’équilibre et flammes laminaires , Détermination des marqueurs atmosphériques pertinents
  • Identification des paramètres de contrôle de modèle de flamme et implantation dans les modèles réduits : Mesures expérimentales sur brûlages contrôlés et analyse de données, Interaction des flammes de gaz de pyrolyse avec la turbulence et impact sur les émissions, Identification des paramètres de contrôle pour la modélisation et implantation dans les modèles réduits de feux.
  • Parallélisation, test sur cas idéaux et évaluation de résultats de simulation : Détermination de la stratégie de parallélisation de couplage, Définition de critères d’évaluation, récolte et formatage des données, Implantation et test sur cas idéalisés, Simulation de cas idéalisés avec marqueurs chimiques.
  • Simulation de grands incendies : Génération d’ensembles de simulations, Simulation des cas réels à l’échelle régionale, Simulation à haute résolution de l’impact du feu sur la chimie atmosphérique.
  • Simulations à grand volume de données : Panaches sous le vent de grands incendies, Analyse de sensibilité et estimation des incertitudes.

 Partenaires

Consortium de 7 partenaires :

  1. SPE (Systèmes Pour l’Environnement, Corte, UMR 6134)
  2. CERFACS
  3. CNRM/GAME
  4. LA
  5. INRIA (Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique, Paris-Rocquencourt)
  6. EM2C (Énergétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion (UPR 288 du CNRS, Ecole Centrale de Paris, Châtenay-Malabry))