Convection de rayleigh-benard a viscosite variable : parametrisations ; applications geophysiques et planetologiques

par Frédéric Deschamps

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Christophe Sotin.

Soutenue en 1997

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Ainsi que l'ont montre de precedentes etudes, les variations de viscosite affaiblissent la convection et reduisent l'efficacite du transfert thermique. Ce travail etudie les effets des variations de viscosite sur la convection de rayleigh-benard. Pour cela, on a developpe un modele numerique bidimensionel de convection a nombre de prandtl infini. La viscosite depend exponentiellement de la temperature. Trois regimes convectifs doivent etre distingues, selon le nombre de rayleigh et l'amplitude des variations de viscosite. Dans le cas du regime de couvercle, qui confine la convection dans une sous-couche, nous avons determine une parametrisation du flux de chaleur et du saut de temperature dans la couche limite thermique du bas. Nos resultats suggerent que la convection est gouvernee par la couche limite thermique du bas, et que la sous-couche ne peut pas etre traitee comme un fluide isovisqueux. Appliques au manteau superieur de la terre, nos resultats permettent de calculer des profils de vitesse sismique proches des profils observe par les modeles sismiques. On montre qu'une couche limite thermique a la base du manteau superieur peu tres bien exister, sans etre detectee par la sismologie. Par ailleurs, les anomalies de vitesse synthetiques sont plus etendues et plus intenses a l'aplomb des panaches froids qu'au niveau des panaches chauds. L'application a l'enveloppe de glace superficielle des satellites des planetes geantes souligne l'importance de la composition de l'ocean initial. La presence eventuelle d'ammoniaque en quantite suffisante reduit la vigueur et l'efficacite de la convection. Une explication possible a la difference entre les surfaces de ganymede et de callisto pourrait etre liee a ce parametre.


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  • Détails : 263 P.
  • Annexes : 207 REF.

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  • Cote : TH2014-013581
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