Dynamique d’un système mixte convectif / stablement stratifié
De nombreux systèmes fluides s’organisent en une couche turbulente adjacente à une couche stratifiée stable, comme par exemple les atmosphères planétaires et les intérieurs stellaires. La compréhension des échanges d’énergie et de quantité de mouvement à l’interface entre ces deux couches, et l’appréhension de leur dynamique couplée sont difficiles, en raison de la grande gamme d’échelles de temps et de longueur impliquées : en effet, la turbulence rapide jusqu’aux petites échelles excite des ondes à moyenne échelle, qui se propagent et interagissent non linéairement pour générer des circulations lentes et à grande échelle, dont le plus célèbre exemple est l’oscillation quasibiennale de l’atmosphère terrestre. Je présenterai quelques progrès récents sur la caractérisation des ondes et sur la génération non-linéaire d’un écoulement moyen, obtenus par l’étude combinée, expérimentale et numérique, de configurations modèles au laboratoire (cf. figure). Les conséquences possibles de ces résultats pour la modélisation climatique et stellaire seront aussi brièvement discutées.
Exemples d’expériences de laboratoire (en haut) et de simulations numériques (en bas) pour l’étude de la dynamique d’un système mixte convectif / stablement stratifié
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