Etude de la propagation des infrasons au-dessus de massifs montagneux

par Florentin Damiens

Thèse de doctorat en Physique et modélisation mathématique

Sous la direction de François Lott et de Christophe Millet.

Le président du jury était Régis Marchiano.

Le jury était composé de Evelyne Richard, Thierry Dauxois.

Les rapporteurs étaient Paul Billant, Laurent Thomann.


  • Résumé

    Le but de cette thèse est d’expliquer les écarts entre les signaux acoustiques calculés et les observations aux stations infrasons du Système de Surveillance Internationale proches de massifs montagneux. Dans le chapitre 2, nous présentons les bases théoriques des modèles d’ondes infrasonores (méthodes des modes normaux) et de gravité utilisés dans ce travail de thèse. Le chapitre 3 est consacré au développement d’un modèle linéaire pour calculer les perturbations atmosphériques engendrées par la présence d’une montagne soumise à un écoulement de couche limite. Sont également présentées des comparaisons systématiques avec le modèle météorologique américain WRF. Les résultats du modèle linéaire, validés par les simulations réalisées avec WRF, permettent d’apporter un regard nouveau sur la dynamique de l’effet de foehn. Dans le chapitre 4, l’impact des ondes de montagne et de l’effet de foehn sur la propagation infrasonore sera détaillé en analysant mode par mode la propagation des infrasons. Nous montrerons comment l’écoulement de montagne peut favoriser la propagation des infrasons, alors que l’approche utilisant de simples masques et négligeant le guide d’onde échoue. Nous montrerons aussi comment dans d’autres circonstances, la perturbation atmosphérique produite par la montagne peut complètement détruire un guide d’onde. Le chapitre 5 conclut ce manuscrit et généralise les concepts développés dans le cadre des chapitres 3 et 4, et notamment l’approche modale, pour caractériser précisément l’effet d’un relief sur la propagation des infrasons à partir d’une utilisation combinée du code WRF et de la méthode des éléments finis pour résoudre l’équation d’onde. L’originalité de cette approche est de prendre en compte la dimension aléatoire du problème, en intégrant au problème les effets transitoires et les fortes non-linéarités qui se manifestent lorsqu’un écoulement rencontre un relief.

  • Titre traduit

    Infrasound propagation across mountain ranges


  • Résumé

    The goal of this phD is to explain the differencies between acoustic signals computed and signals detected at stations of the International Monitoring System located in mountainous area.


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