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Yves F. THOMAS *, Loïc MÉNANTEAU **, Stéphane KUNESCH *, Marcella CESARACCIO *,
Carlos ANDRADE ***, Serguei LONIN ***, Carlos PARRA ****
* UMR 8591 LGP, 1 place Aristide Briand, 92195 Meudon Cedex, France
** UMR 6554 LETG, BP 81227, 44312 Nantes Cedex 3, France
*** GIO ENAP, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia
**** CIOH, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia
Le delta du canal du Dique
(baie de Carthagène des Indes, Colombie).
Modélisation géomorphologique et sédimentologique
Colloque international
Interactions Nature-Société, analyse et modèles.
La Baule, 3 mai 2006
Canal du Dique
et baie de Carthagène
des Indes
Laguna de
Maracaibo
La Guajira
Sierra Nevada
de Santa Marta
Golfo
de
Urabá
Bras anciens du Río Magdalena
La Escollera, digue sous-marine qui barre depuis 240 ans la passe
de Bocagrande, a joué un rôle majeur dans la dynamique de la baie
La Escollera
1764-1780
La Escollera, digue sous-marine qui barre depuis 240 ans la passe
de Bocagrande, a joué un rôle majeur dans la dynamique de la baie
Bocachica
Bocagrande
CARTAGENA
DE INDIAS
Pasacaballos
1784
« Plano particular de la
Canal Hondable de
Pasacaballos comunicada
y unida a la Bahia de
Cartagena… »
Antonio de Arebalo
Servicio Geográfico del
Ejército, Madrid
Zone industrielle de Mamonal, à l’est de la baie
Baie de Carthagène
delta
Bathymétrie 2000-2004
krigeage
Bathymétrie
Bathymétrie 2004
sondes
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
Classes de Distance (m)
0
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100
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Variogramme pour l'établissement par krigeage de la carte bathymétrique 2000-2004 :
14890 sondes, isotropie = anisotropie géométrique, effet de pépite = 2, Modèle = Sphé-
rique, palier = 100, portée = 3000 .
Variogramme0.5[Z(x+h)-Z(x)]2
Bathymétrie
(2000-2004)
Delta du
Canal du Dique
Tierra
Bomba
Comparaison des modèles numériques de terrain obtenus par krigeage
à partir des levés bathymétriques réalisés en 1977 (CIOH) et 2004 (CIOH et CNRS)
Bathymétrie (1977-2004) :
mise en place d’un delta et « fossilisation » des récifs coralliens
-12
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1977 - 2004
Accumulation
Erosion
Bathymétrie
Évolution du delta
du canal du Dique
entre 1977 et 2004
1 2
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17
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1920-1
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261 262 263 264
265266
267
268269
270
271
Echantillonnage
sédimentologique
Sédimentologie
280 échantillons prélevés
0
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24
30
36
42
48
54
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66
72
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90
96
Teneur en
sables (%)
0
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8
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16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
Teneur en
limons (%)
Sédimentologie
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
Teneur en
argiles granulométriques (%)
Sédimentologie
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8
4.0
Ecart-type
(unités "phi")
Sédimentologie
-1.0
-0.4
0.2
0.8
1.4
2.0
2.6
3.2
3.8
4.4
5.0
5.6
6.2
6.8
7.4
8.0
8.6
9.2
9.8
Moyenne
(unités "phi")
Sédimentologie
Sédimentologie
Plan d’échantillonnage le long de
l’axe du delta du Dique
Profil granulométrique le long de l’axe du Canal du Dique
Sédimentologie
Sédimentologie
Distance
à l’embouchure (m)
Distribution des pourcentages de sables,
limons et argiles « granulométriques » ; et
des paramètres texturaux exprimés en
unités PHI : moyenne (μ), écart type (σ) et
asymétrie (Sk).
On notera que la distribution des
paramètres texturaux est en accord avec le
« type 1 » du modèle GSTA (Grain Size
Trend Analysis) proposé par Gao et Collins
(1992) :
(μ2 > μ1, σ2 < σ1, Sk2 < Sk1).
Image sonar latéral
du chenal de naviga-
tion dans la zone
interne de la baie de
Carthagène des Indes
Sédimentologie
RioMagdalena-->
<-- Caño Correa
<-- Caño Matunilla
<-- Caño Lequerica
<--Pasacaballos
Calamar
Gambote
Calamar
Gambote
Caño Correa
Caño Matunilla
Caño Lequerica
Pasacaballos
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Crue 1973 Etiage 1973
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40 %
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14 %
Site
100 %
100 %
16 %
37 %
Crue 1997 Etiage 1997
100 %
1 %
10 %
31 %
7 %
51 %
3884 m
3
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-1
47 %
10511 m
3
.s
-1
Hydrologie continentale
Débits liquides mensuels moyens exprimés en m3.s-1
pour la période comprise entre 1941 et 1999
Hydrologie continentale
Débits solides mensuels moyens exprimés en 103t.j-1 pour la période comprise entre 1972 et 1998
Hydrologie continentale
Alizés faibles, courant chaud, indice ENSO (El Niño Southern Oscillation) négatif
Alizés intenses, courant froid, indice ENSO (El Niño Southern Oscillation) positif
Canal du Dique : volumes annuels dragués
entre 1923 et 2003
D'après P.-A. Zapata Ramírez, 2005 ; nombreuses données manquantes
L’analyse d’une chronique de 69 images SPOT a permis d’identifier, en fonction de leur extension et
de leur orientation, six états morphologiques du panache des eaux du Canal du Dique dans la baie de
Carthagène des Indes :
1, jusqu’au nord de la baie ; 2, jusqu’au nord et à l’ouest de la baie ; 3, jusqu’à l’ouest de la baie ;
4, jusqu’au centre de la baie ; 5, jusqu’à l’est de la baie ; 6, limité aux abords immédiats de l’embouchure
Cartographie des vents mensuels moyens
obtenue à partir des données
du diffusiomètre SeaWinds du satellite QuickSCAT
Cartographie des vents mensuels moyens
obtenue à partir des données
du diffusiomètre SeaWinds du satellite QuickSCAT
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MARS 2000
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Janvier 2000
Mars 2000
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NOVEMBRE 2000
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OCTOBRE 2000
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SEPTEMBRE 2000
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Reference Vectors
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Septembre 2000
Novembre 2000
Octobre 2000
Décembre 2000
Distribution de la hauteur de vagues (en mètres) pour chaque mois de l’année
dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W.
Hydro-climatologie : la houle
La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
Distribution de la période de vagues (en secondes) pour chaque mois de l’année
dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W.
Hydro-climatologie : la houle
La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
Distribution de la direction de provenance des vagues (en degrés)
pour chaque mois de l’année dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W.
Hydro-climatologie : la houle
La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
Cycle de marée à Carthagène des Indes : suivi de la hauteur de la marée
d’heure en heure sur un cycle de 31 jours (janvier 2000)
Marée mixte de régime microtidal
Hydrologie marine : la marée
D'après Thomas et al., 2006
Probabilité d’une surcote donnée pour les marémètres de Carthagène des Indes
période 1951-2000
Lors de chacun des mois de l’annéeLors de chaque année
Hydrologie marine : la marée
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119 120 121
122123
124
125
Echantillonnage
hydrologique
Hydrologie marine
145 stations
0
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12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34 °/oo
Salinité
de surface
0.25
0.40
0.63
1.00
1.58
1.49
3.98
6.30
10.00
15.85
25.12
38.81
63.00
100.00
158.49
251.18
398.10
630.95
Solides en
Suspension
0.5 5 50 500
0
100
200
300
400
500 Total Suspended Matter Concentration = B * Turbidity
95 % Confidence Limit
B = 0.93456
R = 0.9876
N = 44
Prob < 0.0001
TotalSuspendedMatterConcentration(mg.l-1)
Turbidity (NTU units)
0.5 5 50 500
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
Residual
Courbe de calibration des mesures de turbidité, exprimées en unités NTU, en termes de
concentration de matières en suspensionstotales,exprimées en mg.l-1.
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
4.4
4.8 m
Transparence
Hydrologie marine
et sédimentologie
Patron de simulation de la turbidté des eaux
Campagne de mesure réalisée
entre les 19 et 29 avril 2004.
Essai conduit avec le modèle CODEGO
dans le cadre de l’Action ECOS-Nord.C03U01
Baie de Carthagène des Indes
Modélisation
Patron de simulation de la turbidté des eaux
Conditions climatologiques :
- saison humide (mai-novembre)
- vents faibles de direction sud-ouest
(vitesse moyenne 3 m/s-1)
Essai conduit avec le modèle CODEGO
dans le cadre de l’Action ECOS-Nord.C03U01
Baie de Carthagène des Indes
Modélisation
Vitesse orbitale au niveau du fond en m.s-1 calculée à partir du logiciel SWAN
pour une période de 5 s et une hauteur de 0,50 m (cas A) et 1 m (cas B)
Modélisation
A B
Simulation de la distribution des limons fins (A), des limons grossiers (B) et des sables fins (C)
A B C
Modélisation
Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement l’École Navale
des Cadets "Almirante Padilla", la Direction Générale Maritime à
travers le CIOH, le CNES (Actions ISIS 0206-337 et 0307-499), le
CNRS et le programme de coopération ECOS-Nord (Action C03U01)
sans le soutien financier desquels ce projet n’aurait pu être mené à
bien.
Remerciements

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Le delta du canal du Dique (baie de Carthagène des Indes, Colombie). Modélisation géomorphologique et sédimentologique

  • 1. Yves F. THOMAS *, Loïc MÉNANTEAU **, Stéphane KUNESCH *, Marcella CESARACCIO *, Carlos ANDRADE ***, Serguei LONIN ***, Carlos PARRA **** * UMR 8591 LGP, 1 place Aristide Briand, 92195 Meudon Cedex, France ** UMR 6554 LETG, BP 81227, 44312 Nantes Cedex 3, France *** GIO ENAP, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia **** CIOH, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia Le delta du canal du Dique (baie de Carthagène des Indes, Colombie). Modélisation géomorphologique et sédimentologique Colloque international Interactions Nature-Société, analyse et modèles. La Baule, 3 mai 2006
  • 2. Canal du Dique et baie de Carthagène des Indes Laguna de Maracaibo La Guajira Sierra Nevada de Santa Marta Golfo de Urabá
  • 3. Bras anciens du Río Magdalena
  • 4. La Escollera, digue sous-marine qui barre depuis 240 ans la passe de Bocagrande, a joué un rôle majeur dans la dynamique de la baie
  • 5. La Escollera 1764-1780 La Escollera, digue sous-marine qui barre depuis 240 ans la passe de Bocagrande, a joué un rôle majeur dans la dynamique de la baie Bocachica Bocagrande CARTAGENA DE INDIAS
  • 6. Pasacaballos 1784 « Plano particular de la Canal Hondable de Pasacaballos comunicada y unida a la Bahia de Cartagena… » Antonio de Arebalo Servicio Geográfico del Ejército, Madrid
  • 7. Zone industrielle de Mamonal, à l’est de la baie
  • 9. Bathymétrie 2000-2004 krigeage Bathymétrie Bathymétrie 2004 sondes 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Classes de Distance (m) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Variogramme pour l'établissement par krigeage de la carte bathymétrique 2000-2004 : 14890 sondes, isotropie = anisotropie géométrique, effet de pépite = 2, Modèle = Sphé- rique, palier = 100, portée = 3000 . Variogramme0.5[Z(x+h)-Z(x)]2
  • 11. Comparaison des modèles numériques de terrain obtenus par krigeage à partir des levés bathymétriques réalisés en 1977 (CIOH) et 2004 (CIOH et CNRS) Bathymétrie (1977-2004) : mise en place d’un delta et « fossilisation » des récifs coralliens
  • 13. 1 2 3 45 6 78 910 111213 141516 17 18 1920-1 21 22-122-2 232425262728 29 3030-231 32 33 34 35 36373839 4041 4243 44 45 46 47 48 49-149-249-3 50 51-151-2 52 53 54-154-255-155-256-156-2 57-157-258 5960 61 62 63-1 63-2 64-164-2 65 6667686970717273 74 75 76 77 787980 81 82 83 84 85 86-186-286-3 87 8889909192 93 94 95 96 97 98 99-1 99-2 100101102 103104105106107108 109110111112113114115116117118-1118-2119 120 121 122123124125-1125-2126127128 129 130 131132133 134 135136 137 138139140141142143144145146147148149150151 152153154 155156 157 158 159160161162163 164165166167 168169170171 172 173 174 175 176-1176-2 177 178 179 180181182183184 185 186187188 189 190 191 192 193194195-1195-2 196 197198199200201 202203204205206 207 208209210 211212 213-1213-2214215 216217 218-1 218-2 219-1219-2 220 221 222 223224 225 226 227228 229 230 231 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257258259260 261 262 263 264 265266 267 268269 270 271 Echantillonnage sédimentologique Sédimentologie 280 échantillons prélevés
  • 18. Sédimentologie Plan d’échantillonnage le long de l’axe du delta du Dique
  • 19. Profil granulométrique le long de l’axe du Canal du Dique Sédimentologie
  • 20. Sédimentologie Distance à l’embouchure (m) Distribution des pourcentages de sables, limons et argiles « granulométriques » ; et des paramètres texturaux exprimés en unités PHI : moyenne (μ), écart type (σ) et asymétrie (Sk). On notera que la distribution des paramètres texturaux est en accord avec le « type 1 » du modèle GSTA (Grain Size Trend Analysis) proposé par Gao et Collins (1992) : (μ2 > μ1, σ2 < σ1, Sk2 < Sk1).
  • 21. Image sonar latéral du chenal de naviga- tion dans la zone interne de la baie de Carthagène des Indes Sédimentologie
  • 22. RioMagdalena--> <-- Caño Correa <-- Caño Matunilla <-- Caño Lequerica <--Pasacaballos Calamar Gambote Calamar Gambote Caño Correa Caño Matunilla Caño Lequerica Pasacaballos 100 % 60 % 15 % 15 % 14 % 16 % Crue 1973 Etiage 1973 100 % 100 % 35 % 40 % 11 % 14 % Site 100 % 100 % 16 % 37 % Crue 1997 Etiage 1997 100 % 1 % 10 % 31 % 7 % 51 % 3884 m 3 .s -1 47 % 10511 m 3 .s -1 Hydrologie continentale
  • 23. Débits liquides mensuels moyens exprimés en m3.s-1 pour la période comprise entre 1941 et 1999 Hydrologie continentale
  • 24. Débits solides mensuels moyens exprimés en 103t.j-1 pour la période comprise entre 1972 et 1998 Hydrologie continentale
  • 25. Alizés faibles, courant chaud, indice ENSO (El Niño Southern Oscillation) négatif Alizés intenses, courant froid, indice ENSO (El Niño Southern Oscillation) positif
  • 26. Canal du Dique : volumes annuels dragués entre 1923 et 2003 D'après P.-A. Zapata Ramírez, 2005 ; nombreuses données manquantes
  • 27. L’analyse d’une chronique de 69 images SPOT a permis d’identifier, en fonction de leur extension et de leur orientation, six états morphologiques du panache des eaux du Canal du Dique dans la baie de Carthagène des Indes : 1, jusqu’au nord de la baie ; 2, jusqu’au nord et à l’ouest de la baie ; 3, jusqu’à l’ouest de la baie ; 4, jusqu’au centre de la baie ; 5, jusqu’à l’est de la baie ; 6, limité aux abords immédiats de l’embouchure
  • 28. Cartographie des vents mensuels moyens obtenue à partir des données du diffusiomètre SeaWinds du satellite QuickSCAT
  • 29. Cartographie des vents mensuels moyens obtenue à partir des données du diffusiomètre SeaWinds du satellite QuickSCAT 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 JANVIER 2000 FEVRIER 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 MARS 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 Janvier 2000 Mars 2000 Février 2000 Avril 2000
  • 30. JUILLET 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 AOÛT 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 Mai 2000 Juillet 2000 Juin 2000 Août 2000
  • 31. DECEMBRE 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 NOVEMBRE 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 OCTOBRE 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 SEPTEMBRE 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 Septembre 2000 Novembre 2000 Octobre 2000 Décembre 2000
  • 32. Distribution de la hauteur de vagues (en mètres) pour chaque mois de l’année dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W. Hydro-climatologie : la houle La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
  • 33. Distribution de la période de vagues (en secondes) pour chaque mois de l’année dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W. Hydro-climatologie : la houle La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
  • 34. Distribution de la direction de provenance des vagues (en degrés) pour chaque mois de l’année dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W. Hydro-climatologie : la houle La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
  • 35. Cycle de marée à Carthagène des Indes : suivi de la hauteur de la marée d’heure en heure sur un cycle de 31 jours (janvier 2000) Marée mixte de régime microtidal Hydrologie marine : la marée
  • 36. D'après Thomas et al., 2006 Probabilité d’une surcote donnée pour les marémètres de Carthagène des Indes période 1951-2000 Lors de chacun des mois de l’annéeLors de chaque année Hydrologie marine : la marée
  • 39. 0.25 0.40 0.63 1.00 1.58 1.49 3.98 6.30 10.00 15.85 25.12 38.81 63.00 100.00 158.49 251.18 398.10 630.95 Solides en Suspension 0.5 5 50 500 0 100 200 300 400 500 Total Suspended Matter Concentration = B * Turbidity 95 % Confidence Limit B = 0.93456 R = 0.9876 N = 44 Prob < 0.0001 TotalSuspendedMatterConcentration(mg.l-1) Turbidity (NTU units) 0.5 5 50 500 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 Residual Courbe de calibration des mesures de turbidité, exprimées en unités NTU, en termes de concentration de matières en suspensionstotales,exprimées en mg.l-1. 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8 m Transparence Hydrologie marine et sédimentologie
  • 40. Patron de simulation de la turbidté des eaux Campagne de mesure réalisée entre les 19 et 29 avril 2004. Essai conduit avec le modèle CODEGO dans le cadre de l’Action ECOS-Nord.C03U01 Baie de Carthagène des Indes Modélisation
  • 41. Patron de simulation de la turbidté des eaux Conditions climatologiques : - saison humide (mai-novembre) - vents faibles de direction sud-ouest (vitesse moyenne 3 m/s-1) Essai conduit avec le modèle CODEGO dans le cadre de l’Action ECOS-Nord.C03U01 Baie de Carthagène des Indes Modélisation
  • 42. Vitesse orbitale au niveau du fond en m.s-1 calculée à partir du logiciel SWAN pour une période de 5 s et une hauteur de 0,50 m (cas A) et 1 m (cas B) Modélisation A B
  • 43. Simulation de la distribution des limons fins (A), des limons grossiers (B) et des sables fins (C) A B C Modélisation
  • 44. Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement l’École Navale des Cadets "Almirante Padilla", la Direction Générale Maritime à travers le CIOH, le CNES (Actions ISIS 0206-337 et 0307-499), le CNRS et le programme de coopération ECOS-Nord (Action C03U01) sans le soutien financier desquels ce projet n’aurait pu être mené à bien. Remerciements