Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels




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Equipe MEIGE

Responsable : CHAUCHAT Julien

En Bref :

L’équipe MEIGE, Modélisation, Expériences et Instrumentation pour la Géophysique et l’Environnement, regroupe l’ensemble des activités de recherche du LEGI liées aux écoulements en milieux naturels : océan, atmosphère, littoral. Les recherches menées au sein de l’équipe s’attachent principalement à décrire, comprendre et modéliser la dynamique de ces milieux aux petites échelles. Cette démarche combine des approches de modélisation physique en laboratoire, des campagnes de mesures in-situ et des approches de modélisation théorique et numérique. Un effort important de développement d’outils de mesure et d’analyse est également mené au sein de l’équipe avec par exemple le logiciel d’analyse d’image (UVMAT), un profileur acoustique pour la mesure de vitesse et de concentration en sédiment (ACVP) ou la mesure de température par Fluorescence Induite par Laser (LIF en anglais). Ces outils sont indispensables à l’observation et à la compréhension des processus à petites échelles dans les expériences de laboratoire et éventuellement lors des campagnes de mesures in-situ.

Les activités de recherche de l’équipe peuvent être regroupées suivant trois grands thèmes :

- Processus de couche limite et turbulence géophysique

- Ondes de gravité : ondes internes & vagues côtières

- Ingénierie de l’environnement

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Les chercheurs de l’équipe utilise de nombreuses installations expérimentales propres au laboratoire. Sur le plan européen, l‘équipe est impliquée les projets Hydralab IV et EuHIT (programmes ACCESS et JRA WISE http://hydralab.cnrs.fr/) et sur le plan régional, l’équipe co-anime, avec l’IRSTEA Lyon et le LMFA (Lyon), les rencontres ECOUFLU portant sur les processus physiques liés aux écoulements à surface libre.

L’activité de modélisation numérique s’appuie sur les ressources locales, régionales (GRICAD) et nationales (GENCI : IDRIS, CINES, TGCC). Les codes de calculs développés/utilisés par l’équipe sont présentés dans l’article ici

L’équipe MEIGE développe essentiellement des recherches sur la physique des processus dans les écoulements géophysiques avec des applications dans les domaines suivants :

- Océan

La représentation précise des champs de température et de salinité dans
l’océan et de leurs évolutions au cours du temps est cruciale pour la détermination de la dynamique des océans sur toutes les échelles spatiales
et temporelles ainsi que la dynamique du climat.
Les fronts thermohalins sont généralement associés soit à la présence de
courants intenses et instables ou de structures
tourbillonnaires de méso-échelle, soit à la formation de couche de
mélange sous l’action des échanges océan-atmosphère
et aux forts échanges de masses d’eau dans la direction verticale.
La génération d’ondes d’inertie-gravité, par mouvement des marées ou de
façon spontanée
et leurs déferlement, amenant a un mélange vertical, jouent un rôle
important.

- Littoral

La physique du littoral s’attache à comprendre les processus, pour l’essentiel hydro-sédimentaires, à l’œuvre à toutes les échelles depuis celle du grain de sable, de l’ordre de plusieurs centaines de microns, jusqu’aux échelles géomorphologiques, plusieurs centaines de mètres.

Le cordon littoral (quelques centaines de mètres) est principalement soumis au forçage de la houle (ou ondes de gravité) depuis la zone de levée jusqu’au jet de rive en passant évidemment par la zone de déferlement. La physique de cette zone porte la marque de l’intense dissipation d’énergie due au déferlement et les faibles profondeurs produisent un confinement qui contraint les processus, turbulents dans colonne d’eau et sédimentaires dans la couche mobile de fond (rides, sheet flow...). Ces écoulements en eau peu profonde forcés par le déferlement se caractérisent aussi par des écoulements moyens à vorticité verticale qui s’organisent à l’échelle de la zone de déferlement (de l’ordre de 100m de large) et interagissent avec les fonds (barres en croissant, barres d’avant côtes, ...)

- Atmosphère

Les processus de la dynamique des fluides sont au cœur de la dynamique de l’atmosphère terrestre, des mouvements à grande échelle des anticyclones qui régissent la météorologie au jour le jour, aux mouvements à petite échelle de notre envrionment quotidien. Le rechauffement climatique mondial, les cyclones tropicaux dévastateurs, et les effets de la pollution liés à la densité de population croissante ont amené une demande forte sur les modélisateurs de la dynamique des fluides géophysiques.

Sur les petites échelles, cette modélisation implique la connaissance du mélange des polluants dans les fluides stratifiés, comme c’est le cas dans les courants d’air relativement froid descendant des montagnes dans les zones peuplées. Ces questions doivent recevoir une réponse.

Quel est l’état de l’air dans lequel nous vivons et respirons ? Les cyclones et anticyclones des zones tempérées dépendent de l’instabilité des fronts, mais comment leur formation est modifiée dans le contexte du changement climatique actuel. Les cyclones sont de grands tourbillons qui se déplacent. Quelles sont leurs dynamiques, dans quelle direction se déplacent-ils dans l’atmosphère de notre Terre en rotation ?

L’atmosphère d’autre planétes tels que jupiter montrent une ciruclation zonale particulière. D’où vient-elle et l’observe-t-on sur notre planète terre ?

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