- Résumé :
Les vents catabatiques sont des écoulements gravitaires générés en particulier la nuit par le refroidissement radiatif en surface terrestre. Ils sont principalement observés en hiver lors d’épisodes météorologiques anticycloniques associés à une stratification stable et à une inversion de température dans la basse troposphère. Bien que leur intensité soit relativement faible (autour de 2 à 4 m/s) sauf sur d’autres atmosphères planétaires comme celles de Mars où ils atteignent des vitesses de l’ordre de 10 à 20 m/s (Newman JGR 2022), leur rôle est primordial dans les zones de relief complexe car ils participent de manière systématique à l’accumulation de polluants en fond de vallée et contribuent directement à la génération de ‘cold air pool’. Il existe un grand nombre d’observations in situ du processus catabatique le long de pentes faibles (1° à 10°) telles que celles rapportées dans les vallées ou les glaciers (voir par exemple Denby JAM 2020, Grachev BLM 2016), mais beaucoup moins le long de pentes alpines fortes (20° à 40°) dans les montagnes (voir par exemple Nadeau BLM 2013, Charrondière BLM 2022 [3]). Le vent catabatique se compose d’un jet de paroi turbulent le long de la pente couplé à une couche limite thermique turbulente refroidie en surface, tous deux soumis aux effets de la gravité.
Une approche classique du couplage est donnée par le modèle de Prandtl (1942), qui inclut également les effets turbulents (Grisogono JAS 2001), mais on sait peu de choses sur la région d’écoulement très proche en dessous de la vitesse maximale du jet en particulier pour les configurations à forte pente (Oldroyd BLM 2016).
La question de recherche traitée est double, d’une part approfondir la connaissance générale des propriétés turbulentes des vents catabatiques dans la zone très proche de la surface rarement observée in situ pour des raisons techniques et logistiques (échelles millimétriques peu accessibles avec des sondes classiques météorologiques) en adaptant in situ des sondes de mesures de vitesse 3D à haute résolution en fréquence et de taille réduite (généralement utilisées en soufflerie au laboratoire), d’autre part proposer et valider un ensemble de lois de parois nécessaires à la définition cohérente des conditions aux limites de surface pour une utilisation appropriée des modèles régionaux en montagne et sur les reliefs complexes en général (par exemple Meso-NH, SURFEX au CNRM Météo France).
L’analyse sera faite sur la base d’une campagne d’observation effectuée dans le cadre du projet alpin européen TEAMx en 2024-2025, incluant des mesures in situ d’épisodes catabatiques dans les alpes autrichiennes près d’Innsbruck (janvier-février 2025) et dans les alpes italiennes dans la vallée de l’Adige (juin-juillet 2025).
- contact : Christophe BRUN
Profil et compétences recherchées :
Le/la doctorant.e recruté.e sur les 3 ans de projet aura une formation en géophysique de l’atmosphère et/ou mécanique des fluides et sera chargé.e de l’analyse de mesures in situ des épisodes de vent catabatiques dans les alpes européennes issues de la campagne collaborative TEAMx de 2025 (hiver & été). Il/elle aura également une expertise sur les propriétés et processus de turbulence dans les fluides.
Plateforme de candidature :
Le sujet est détaillé sur la plateforme ADUM à partir de laquelle il est possible de candidater.