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RIBSTEIN


Développement, saturation et impact des instabilités agéostrophiques

 10-10-2012


Membres du jury :
M. François Bouchut (LAMA) : Examinateur
Mme. Pascale Bouruet-Aubertot (LOCEAN) : Président
M. Patrice Klein (IFREMER) : Rapporteur
M. Riwal Plougonven (LMD) : Examinateur
M. Jacques Vanneste (U. of Edinburgh) : Rapporteur
M. Vladimir Zeitlin (LMD) : Directeur de thèse

Résumé :
Une instabilité typiquement agéostrophique est l'instabilité inertielle. Pour le modèle de l'eau peu profonde en rotation (StV) à deux couches, comme pour les équations primitives, en étudiant la stabilité linéaire de jets barotropes zonaux à fort nombre de Rossby, dans le plan f, nous montrons que cette instabilité, due à l'existence de modes piégés autour de l'écoulement, est en fait la limite, pour des perturbations au nombre d'onde nul le long de l'écoulement, de l'instabilité barocline classique, pourtant due à la résonance d'ondes. Cette instabilité domine même l'instabilité barotrope, pour un écoulement suffisamment agéostrophique.
La saturation non linéaire de ces instabilités est ensuite étudiée dans les modèles StV et, pour un écoulement plus réaliste, en utilisant le modèle mesoéchelle ''Weather Research and Forecasting''. La saturation est notamment associée à une homogénéisation de la région instable et à l'émission spontanée d'ondes internes d'inerties-gravités. Mais des différences entre les deux instabilités existent également. Par exemple, la production, pour l'instabilité inertielle, d'instabilités de petite échelle, type Kelvin-Helmholtz.
Les écoulements présentant des fronts sont sujets à des instabilités agéostrophiques spécifiques. Dans le modèle StV à deux couches, nous avons étudié la stabilité d'un courant surfacique de densité. Les instabilités barotropes et baroclines (ainsi que leurs développements non linéaires) dues aux résonances entre les ondes frontales, de Rossby, topographiques et de gravités présentes dans l'écoulement ont été analysées et quantifiées. Bien qu'à grande profondeur l'instabilité dominante soit la résonance barotrope entre deux ondes frontales, à faible profondeur, à grande longueur d'onde, c'est la résonance barocline entre une onde frontale et une onde de Rossby qui domine. Quoique non dominante, la résonance barocline entre une onde frontale et une onde topographique a aussi été observée.
Finalement, l'ajustement agéostrophique de structures dipolaires a été étudié. Notamment la déstabilisation de structures agéostrophiques initialement équilibrées, ainsi que la formation qui en suit de structures dipolaires agéostrophiques quasi-stationnaires.


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