Instabilités d'un courant d'eau intermédiaire

Instabilities of an intermediate water current

• Auteur / Autrice : Jean-Michel Baey
• Direction : Dominique Renouard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique, géochimie, géomécanique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Terre

Ocean

Espace

Geophysique externe

Courant marin

Equation eau peu profonde

Instabilite hydrodynamique

Transfert energie

Etude en laboratoire

Tourbillon

Nombre rossby

Nombre froude

Nombre ekman

Instabilite barotrope

Instabilite barocline

Courant geostrophique

Instabilite kelvin helmholtz

Sea current

Shallow-water equations

Hydrodynamic instability

Energy transfer

Laboratory study

Vortex

Rossby number

Froude number

Ekman number

Barotropic instability

Baroclinic instability

Geostrophic current

Kelvin helmholtz instability

Résumé

Des experiences ont ete menees dans la grande cuve tournante du laboratoire coriolis pour etudier la stabilite d'un courant d'eau intermediaire. On introduit a l'interface d'un bicouche une eau de densite intermediaire le long de la paroi verticale. Le debit du courant a la sortie de l'injecteur et la hauteur d'eau dans la cuve sont constants. Un tel courant est caracterise par cinq nombres adimensionnels : trois rapports geometriques, le nombre de rossby ou de froude et le nombre d'ekman. On a observe cinq comportements principaux d'une veine d'eau intermediaire : (1) un courant stable le long de la paroi de la cuve pour des grands nombres de rossby et d'ekman definis a la sortie de l'injecteur ; une nette evolution du comportement du courant quand ces nombres diminuent avec (2) une serie de tourbillons cycloniques en aval d'une partie stable, (3) une instabilite anticyclonique, (4) des dipoles se detachant du courant et (5) le detachement de lentilles d'eau intermediaire anticycloniques s'apparentant aux meddies pour les plus petites valeurs des nombres de rossby et d'ekman. Chaque instabilite est aussi caracterisee par les nombres adimensionnels locaux definis juste en amont de l'instabilite. Un modele analytique en shallow-water a ete developpe et s'adapte aux experiences presentant un caractere instable. Le calcul des transferts d'energie montre que la nature des differentes instabilites est mixte c'est a dire a la fois barotrope et barocline. En fait, le type de phenomene qui apparait depend de l'importance relative de l'instabilite barotrope par rapport a l'instabilite barocline. Un courant stable, quant a lui, est geostrophique. Son elargissement en aval peut s'expliquer avec l'existence de transports d'ekman aux interfaces et des instabilites de type kelvin-helmholtz.