Instabilités et déferlement d'ondes internes de gravité

Instabilites and breaking of internal gravity waves

• Auteur / Autrice : Pascale Bouruet-Aubertot
• Direction : Joël Sommeria, Chantal Staquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joël Sommeria, Chantal Staquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cisaillement (mécanique)

Ondes -- Propagation

Turbulence

Instabilités hydrodynamiques

Ondes de gravité

Résumé

La dynamique d'ondes internes de gravite stationnaires est abordee au moyen de simulations numeriques directes bidimensionnelles. La premiere partie est consacree a la description des mecanismes d'instabilites conduisant au deferlement d'une onde primaire en evolution libre. Le processus de deferlement est precede d'une phase de croissance lente d'une instabilite primaire a l'origine d'une augmentation progressive du cisaillement et de la pente des isopycnes. Cette instabilite est decrite par la theorie d'interactions resonnantes lorsque l'onde primaire est de faible amplitude. Dans ce cas et lorsque l'onde est de haute frequence, l'instabilite est de type parametrique et conduit a la formation d'une structure spatiale localisee de vorticite croissante. L'apparition brutale de turbulence caracterisant le deferlement est provoquee par une instabilite secondaire de cisaillement. Durant le regime turbulent consecutif, cette instabilite secondaire se produit de maniere intermittente et est associee a des deferlements locaux intenses qui conduisent a une chute brutale de l'energie. La variation de la duree de vie de l'onde a ete etudiee en fonction de sa pente. La deuxieme partie concerne la dynamique d'ondes internes excitees parametriquement. On montre qu'une selection s'opere parmi les modes resonnants, conduisant a la croissance d'un mode dominant. Un regime intermittent est observe marque par l'alternance de periodes de croissance et de decroissance. Les premieres sont liees a l'action constructive de l'excitation alors que les secondes resultent d'un mecanisme non lineaire de saturation de l'instabilite ou de l'occurrence du deferlement ou encore de la conjonction de ces deux phenomenes. Le melange de fluide produit lors du deferlement est enfin estime. Le coefficient de diffusion verticale et l'efficacite de melange sont determines et compares a des valeurs experimentales