Etude numerique des instabilites de jets baroclines

par ELODIE GARNIER

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de O. METAIS.

Soutenue en 1996

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Les instabilites de jets soumis a l'influence d'une rotation rapide et de gradients horizontaux de temperature, ont ete etudiees par simulations numeriques des equations de boussinesq non hydrostatiques. On a developpe un code de calcul base sur des methodes mixtes pseudo-spectrale/differences finies d'ordre eleve. Pour ces ecoulements, l'instabilite barocline et l'instabilite de kelvin-helmholtz sont susceptibles de se developper simultanement. Un des objectifs est de determiner l'influence des caracteristiques de l'ecoulement initial sur la selection de l'une ou l'autre de ces instabilites. Une etude detaillee de l'instabilite lineaire a ete menee en fonction des nombres de rossby r#o et froude f. Elle a permis d'identifier une valeur critique du parametre r#o/f. Celle-ci delimite deux regimes distincts qui sont decrits et analyses dans la phase developpee de l'instabilite. Pour des valeurs sur-critiques du parametre, l'instabilite est essentiellement d'origine inflexionnelle et les structures s'apparentent a une allee tourbillonnaire. Pour des valeurs sous-critiques, l'instabilite barocline est preponderante et conduit a la formation de cyclones bidimensionnels et de fronts cycloniques intenses. Une analyse des termes de production de vorticite verticale a montre que les mecanismes d'etirement sont responsables de la dissymetrie du champ de vorticite. L'influence des nombres de rossby et de prandtl a ensuite ete abordee. Enfin, une etude de la phase tardive de l'instabilite a grand nombre de reynolds a ete realisee, a l'aide d'une modelisation sous-maille originale. Cela a permis de mettre en evidence le developpement d'instabilites secondaires, conduisant a la formation de cyclones a petite echelle. Ces structures ont ete identifiees comme resultant d'une instabilite barocline du front froid. Ces resultats sont compares a ceux que fournissent des modeles classiques de type hyperviscosite


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  • Détails : 175 P.
  • Annexes : 95 REF.

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