Attracteurs d’ondes internes de gravité : des résonances en cascade : une approche expérimentale des régimes linéaire et non linéaire

Internal gravity waves attractors : from linear resonance to wave turbulence

• Auteur / Autrice : Géraldine Davis
• Direction : Thierry Dauxois, Sylvain Joubaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 01/10/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique (Lyon ; 1988-....)
• Jury : Président / Présidente : Bérengère Dubrulle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Dauxois, Sylvain Joubaud, Anne-Laure Dalibard Roux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Mordant, Eric Falcon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Attracteurs (mathématiques)

Marées internes

Ondes de gravité

Mots clés libres

Attracteur d'ondes internes

Fluide stratifié

Interactions triadiques

Réponse impulsionnelle

Dissipation

Ondes de gravité

Bilan d'énergie

Expériences

Internal wave attractors

Stratified fluids

Triadic interactions

Impulse Response

Dissipation

Ondes de gravité

Energy budget

Experiments

Résumé

Les ondes internes jouent un rôle essentiel dans la dynamique de l'atmosphère et de l'océan. Elles sont entres autres invoquées pour expliquer le mélange irréversible de ce dernier. Dans des géométries particulières, ces ondes sont susceptibles de converger vers des trajectoires limites appelées attracteurs. Dans cette thèse, nous étudions expérimentalement ces attracteurs dans une cuve trapézoïdale. Dans un premier temps, nous nous intéressons à leur bilan énergétique, en mesurant les différentes dissipations ainsi que la puissance injectée par le générateur d'onde. Si cette puissance est suffisante, l'attracteur est susceptible de se déstabiliser par interactions triadiques. Nous quantifions la part de dissipation portée par ces ondes secondaires ainsi générées. La mesure de la puissance injectée en régime linéaire a montré qu'elle est plus importante pour les attracteurs. Cette résonance, observée jusqu'ici sous une excitation monochromatique, est ici observée en étudiant la réponse du système à une impulsion. Un développement théorique est proposé et permet de comparer quantitativement les deux méthodes. Enfin, nous étudions le régime non linéaire des attracteurs, qui présente des spectres temporel et spatial très riches. Après avoir caractérisé le régime non linéaire, nous exhibons deux comportements non linéaires très différents et apportons des pistes d'explication à leur existence

Internal waves are very important to atmospheric and oceanic dynamics. Among others, they might explain the irreversible mixing of the oceans. In particular geometries, these waves can focus on limit cycles called attractors. Firstly, we investigate the energy budget of these attractor by measuring the different dissipative terms and the injected power coming from the waves source. If this power is sufficient, the attractor destibilise throught triadic instabilities. We quantify how much these secondary are important to the global dissipation rate.The measurement of injected power in the linear regime has shown that it is bigger for the attractors. This resonance, which had been observed under a monochromatic excitation, is here study by analysing the response of the system to an impulse. A theoretical development is proposed to compare quantitatively these two methods. Finally, we study the non linear regime of attractors, which present some complex spatial and temporal spectrum. We caracterise this non linear regime and show that two very different non linear beahviors exist. We bring up some explanation to these behaviors