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21/12/2012

Rencontre avec Jacques Sainte-Marie, responsable de l'équipe Ange

Jacques Sainte-Marie

L’équipe ANGE (Analyse Numérique, Géophysique et Ecologie) a été créée le 1er novembre 2012. Elle est commune entre Inria, le CETMEF (Centre d'Etudes Techniques Maritimes et Fluviales - Ministère de l'Ecologie du Développement Durable et de l'Energie, http://www.cetmef.developpement-durable.gouv.fr) et l'UPMC (laboratoire J.-L. Lions, UMR CNRS 7598) Nous avons rencontré son responsable Jacques Sainte-Marie :

Quels types de recherches vont être menées par votre équipe ? Sur quel sujet est-ce que cela va porter ?

Les aléas naturels (tsunami, houle, érosion, crues,...) et les risques industriels (rupture de barrage, pollutions) mettent en jeu des phénomènes physiques complexes difficiles à décrire. On s'intéresse ainsi aux écoulements à surface libre, stratifiés (l'écoulement n'est pas homogène sur la verticale) par exemple à densité variable (stratification thermo-haline pour les océans). La stratification peut aussi être liée à la présence dans l'eau de polluants, d'espèces biologiques et de sédiments. On étudie également les couplages induits lorsque le fluide rencontre des structures (houle dans un port).

Le programme de recherche de l'équipe est centré sur la modélisation, l'analyse mathématique, numérique et la simulation de modèles de complexité réduite par rapport aux équations de Navier-Stokes, mais s'affranchissant des hypothèses classiques que l'on retrouve dans les modèles d'écoulements peu profonds.

Disposer de modèles et d'outils numériques performants et relativement génériques permet d'apporter des réponses adaptées à des problèmes difficiles et variés. Alors que les écoulements géophysiques sont au cœur de nombreuses problématiques, l'équipe ANGE a choisi de concentrer ses efforts sur trois thèmes complexes, émergents et avec de fortes retombées potentielles :

  • aléas naturels et écoulements gravitaires,
  • énergies marines,
  • écologie-biodiversité.

Ainsi à titre d'exemple, nous travaillons actuellement sur la problématique du couplage hydrodynamique-biologie. L'eau contient alors des espèces biologiques qui sont d'une part transportées par le fluide mais d'autre part vivent, croissent, réalisent la photosynthèse au sein du fluide. En plus de l'hydrodynamique il s'agit donc de représenter finement l'évolution des quantités biologiques qui ont souvent des constantes de temps hétérogènes et différentes de celles de l'hydrodynamique. Les retombées de ces travaux sont nombreuses, citons la prévision de la captation du CO2 dans les océans ou encore la production de bio-carburants à partir de micro-algues cultivées en bassins.

Ces travaux se font en collaboration avec l'EPI Biocore, le projet que nous avons proposé conjointement sur la valorisation des micro-algues et intitulé GREENSTARS est un des lauréats de l’appel à projet ``Institut d’Excellence sur les Énergies Décarbonées''.

Est-ce plutôt un sujet de recherche fondamentale ou appliquée ?

Les travaux de recherche menés au sein de ANGE mêlent aspects méthodologiques et applicatifs et il est délicat de dissocier l'un de l'autre.  Si la définition des différents sujets de recherche est guidée par les applications, il est vital de conserver des fondements et une justification mathématiques aux modèles et techniques numériques proposées.

L'analyse et la simulation des modèles issus de la mécanique des fluides est délicate et c'est un point fort des travaux de recherche de l'équipe. Le verrou scientifique  principal est donc l'obtention de bons modèles qui doivent être adaptés au phénomène physique étudié, discrétisés efficacement et validés.

Avez-vous des partenaires académiques ou industriels ?

Oui, l'équipe ANGE collabore avec de nombreux laboratoires de recherche académiques (en France et à l'étranger) et a des relations avec diverses entreprises. Plus précisément, on peut classer ces partenariats en 3 catégories :

  • les laboratoires de recherche en mathématiques appliquées (universités de Paris-Est, Paris-Nord, Orléans, Montpellier,...),
  • des partenaires du monde académique travaillant dans les géosciences, citons par exemple l'IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris), l'INRA, des laboratoires d'océanographie (LOV et LOCEAN - UPMC),...
  • des partenaires industriels. Il s'agit de grandes entreprises telles EDF mais aussi de PME comme Naskéo, la Compagnie du vent ou encore de start-up par exemple Openocéan.

A noter également que divers services techniques du ministère de l'écologie en charge par exemple de la prévention des crues, des aménagements portuaires,... sont intéressés par les travaux menés au sein de ANGE et utilisateurs des modèles et outils numériques que nous développons. 

Les modèles et outils numériques de simulation que nous développons font régulièrement l'objet de transfert. Ainsi un modèle dit de Saint-Venant étendu que nous avons développé a été implémenté dans les codes de simulation d'EDF et est utilisé pour la prévention des risques associés aux ondes de submersion.

Mots-clés : Ange Jacques Sainte-Marie Paris - Rocquencourt

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