Turbulence environnementale (M2R DET)

Résumé

Les mouvements turbulents sont omniprésent dans les écoulements environnementaux et sont au cœur de la plupart des processus de transfert dans les océans, les rivières, les lacs et l’atmosphère ou encore à leurs interfaces. Comparé aux mouvements géophysiques de grandes échelles, la turbulence agit à des petites échelles et c’est l’objectif de ce cours de donner un aperçu général des processus turbulent de petites échelles qui ont lieu dans les écoulements environnementaux. Le cours commercera avec les aspects fondamentaux des la turbulence incompressible avant de considérer les effets de la stratification et de rotation [1, 2]. La deuxième partie du cours, basée sur le livre de Kantha and Clayson [3], abordera des exemples spécifiques des processus turbulent à petites échelles comme la couche océanique mélangé, la couche limite atmosphérique, et les processus d’échanges aux interfaces entre océans, l’atmosphère et le sol.

Documents de cours (2015-2016) :

• chapitre 1 : introduction (partie 1,partie 2)
• chapitre 2 : turbulence classique (partie 1,partie 2)
• chapitre 3 : rotation et stratification (éléments de GFD) (partie 1, partie 2,partie 3,partie 4 )
• chapitre 4 : turbulence avec effets de rotation et/ou stratification (entier)

Article pour présentation bibliographique (2015-2016) :

• Choisi par Mathieu Asseray : “Scaling analysis and simulation of strongly stratified turbulent flows”.Brethouwer, G., Billant, P., Lindborg, E., Chomaz, J.-M. 2007 J. Fluid Mech. 585, 343—368.
• Choisi par Kawtar Sabor : « Density Stratification, Turbulence, but How Much Mixing ? », G.N. Ivey, K.B. Winters and J.R. Koseff, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 40 : 169-184 (Volume publication date January 2008).
• Choisi par Robin Cirou : « Stratified Turbulence : A Possible Interpretation of Some Geophysical Turbulence Measurements », Riley, James J., Erik Lindborg, 2008 : J. Atmos. Sci., 65, 2416–2424.
• Choisi par Nadia Selmani : « vertical mixing, energy, and the general circulation of the oceans », Carl Wunsch and Raffaele Ferrari, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 36 : 281-314 (Volume publication date January 2004).
• Choisi par Ben Dhia Roua : « Decaying grid turbulence in a rotating stratified fluid », Praud O., Fincham A. and Sommeria J., J. Fluid Mech. (2006), vol. 547, pp. 389–412.
• Attribué à Léo Guiot de la Rochère « Non-local energy transfers in rotating turbulence at intermediate Rossby number », L. Bourouiba, D.N. Straub and M.L.Waite, J. Fluid Mech. (2012), vol. 690, pp. 129–147.
• Choisi par Elyasse El Mrabet : « The structure of zonal jets in geostrophic turbulence »,R.K. Scott and D.G. Dritschell, J. Fluid Mech. (2012), vol. 711, pp. 576–598.