Nicolas Mordant, Joel Sommeria & Pierre Augier
Collaborations : MSC, PhLAM, LHEEA, Univ. Torino, Simons collaboration on wave turbulence
Un des champs d’application phare de la turbulence d’onde est la description de la dynamique des vagues à la surface des océans. Du fait de la faible non linéarité, les ondes sont couplées entre elles et développent des cascades d’énergie ou d’action d’onde qui participent à l’évolution de leur contenu spectral et leur dissipation, dans un régime de « turbulence faible ». Nous avons développé des expériences liées à cette thématique dans le cadre de l’ERC Watu et du financement par la fondation Simons à New York.
Un axe de recherche sur la turbulence d’onde concerne la turbulence stratifiée, en lien avec la dynamique océanique à sub-mésoéchelle. La stratification des océans permet la propagation d’ondes internes de gravité, qui peuvent se coupler non linéairement et dissiper l’énergie des grandes circulations océaniques par cascade turbulente ou via la turbulence à petite échelle lors des déferlements. Nous avons reproduit ces régimes de turbulence stratifiée par des expériences sur la plateforme Coriolis, où des ondes à grande échelle ont été forcées pour observer l’évolution de la turbulence (post-docs de A. Campagne, C. Savaro, G. Davis, C. Rodda, V. Bouillaut). À forçage modéré, un régime de turbulence faible non linéaire apparaît, tandis qu’à forçage plus fort, les ondes déferlent et génèrent une turbulence fortement non linéaire. Depuis 2017, des campagnes annuelles ont permis d’optimiser le forçage des ondes non linéaires et de caractériser les régimes d’écoulement, grâce à des mesures PIV haute résolution, des profils de densité et un suivi lagrangien des particules. Ces expériences ont généré d’énormes volumes de données, nécessitant des analyses massives. En complément, des simulations numériques directes sont menées (thèse de M. Calpe-Linares, post-docs de J. Reneuve, W. Agoua) pour explorer différents régimes de turbulence stratifiée en s’affranchissant des limites expérimentales.