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Modélisation Numérique Non-Hydrostatique & Simulation Physique des Ondes Internes, Évaluation des Transferts Énergétiques P. Marsaleix, I. Pairaud (thèse),

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1 Modélisation Numérique Non-Hydrostatique & Simulation Physique des Ondes Internes, Évaluation des Transferts Énergétiques P. Marsaleix, I. Pairaud (thèse), J. Floor (thèse), Y. Dossmann (M2,thèse coll. A. Paci CNRM/GAME ) F. Auclair, TOULOUSE 1er décembre 2009 LEFE-IDAO « Ondes internes » EPIGRAM

2 Cascade énergétique Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Mélange Génération sur talus Mélange Réflexion Approche numérique: Symphonie-NH, Analyse énergétique. Configurations océaniques: Talus Continentaux (Golfe de Gascogne, Georges Bank) Dorsales Océaniques (Hawaï) Seuils (Détroit de Gibraltar)

3 SYMPHONIE-NH Toit libre explicite, Hypothèse de Boussinesq, Fermeture turbulente (LES), Pas de temps séparés. Approche Communautaire (Groupe dAutrans), Coordonnée Verticale Généralisée, Noyaux Hydrostatique / Non-Hydrostatique, Couplage NH / toit libre explicite,

4 Étape 3: Étape 4: Calcul de lincrément de vitesse Champ de masse Étape 1: SYMPHONIE-NH Connaissant la pression, une première approximation de la vitesse est calculée à partir des équations du mouvement. Étape 2: z 0 x qD

5 SYMPHONIE-NH Analyse énergétique : Bilans dénergie potentielle et cinétique fermés, Évaluation en ligne. Plateforme Graphique de post-traitement interactive (Matlab-Gui) : SVIEW-Energie Toit libre explicite, Hypothèse de Boussinesq, Fermeture turbulente (LES), Pas de temps séparés. Approche Communautaire (Groupe dAutrans), Coordonnée Verticale Généralisée, Noyaux Hydrostatique / Non-Hydrostatique, Couplage NH / toit libre explicite,

6 Symphonie-NH SVIEW - Énergie Transferts, Études de processus. Analyse énergétique

7 Symphonie - NH SNH Thermocline position (m) Soliton Power Rate (Wm -1 ) NH-Pressure gradient Advection Expérience de Horn et al., 2001 Auclair et al. (2009) Hydro SNH 29 cm 6 m A B C

8 Approche numérique: Symphonie-NH: caractéristiques, Analyse énergétique. Configurations océaniques: Talus Continentaux (Golfe de Gascogne, Georges Bank) Dorsales Océaniques (Hawaï) Seuils (Détroit de Gibraltar) Cascade énergétique

9 Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Mélange Génération sur talus Mélange Réflexion Talus Continentaux

10 Pairaud et al., CSR (05) w (reconstructed) at 12,4h, 09/08 (22h40) Section (S) S1S1 S2S2 S P (79.4%)(14.2%) Expérience MINT-94 (A. Pichon) Développements Couplage TUGO-M, Analyse WEofs Schéma de propagation. Mode 1Mode 3 T.S. P.P. Talus Continentaux Marées internes linéaires Golfe de Gascogne

11 Expérience de laboratoire Vitesse (m/s) Forçage latéral Plateforme Coriolis MIT code Symphonie-NH Modélisation Non-Hydrostatique (DNS) z (cm) Distance (cm) Approche « DNS » Projets LEFE-IDAO Postdoctorat I. Pairaud LEGI Talus Continentaux

12 x = 15 m, 100 niveaux t = 0.5 s, mode splitting 1/6 Coriolis: f = s -1 (cyclique) Stratification type 1 (Lamb, 94) Fermeture turbulente (Gaspar et al., 92) Diffusion horizontale variable Free slip / free surface Radiative Flather OBC L ~ km U max ~ 65 cms -1 W max ~ 0.5 cms -1 Forçage: M2 (12,4 h) Symphonie-NH B1B1 A2A2 C2C2 Masse volumique (kgm -3 ) Régime surcritique E1E1 A1A1 t = T+T/4 Talus Continentaux Ondes internes non-linéaires Georges Bank Lamb (94-07), Auclair et al. (09)

13 x = 15 m, 100 niveaux t = 0.5 s, mode splitting 1/6 Coriolis: f = s -1 (cyclique) Stratification type 1 (Lamb, 94) Fermeture turbulente (Gaspar et al., 92) Diffusion horizontale variable Free slip / free surface Radiative Flather OBC L ~ km U max ~ 65 cms -1 W max ~ 0.5 cms -1 Forçage: M2 (12,4 h) Symphonie-NH B1B1 A2A2 C2C2 Masse volumique (kgm -3 ) Régime surcritique E1E1 A1A1 t = T+T/2 E2E2 Talus Continentaux Ondes internes non-linéaires Georges Bank Lamb (94-07), Auclair et al. (09)

14 x = 15 m, 100 niveaux t = 0.5 s, mode splitting 1/6 Coriolis: f = s -1 Stratification type 1 (Lamb, 94) Fermeture turbulente (Gaspar et al., 92) Diffusion horizontale variable Free slip / free surface Radiative Flather OBC Symphonie-NH B1B1 A2A2 E2E2 B2B2 F2F2 C2C2 Masse volumique (kgm -3 ) Solibore Dépression E1E1 Instabilités L ~ km U max ~ 65 cms -1 W max ~ 0.5 cms -1 Forçage: M2 (12,4 h) t = 2T Dépression Surélévation Talus Continentaux Ondes internes non-linéaires Georges Bank Lamb (94,07), Auclair et al. (09)

15 Georges Bank Masse volumique (kgm -3 ) Talus Continentaux Ondes internes non-linéaires Lamb (94,07), Auclair et al. (09)

16 Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Mélange Génération sur talus Mélange Réflexion Dorsales Océaniques

17 Flux de flottabilité z (m) x (km) Thèse J. FLOOR (15/12/2009) Dorsales Océaniques Ondes internes linéaires PE PE b External OPE a KE Internal Energy TKE Transferts énergétiques Flux de Flottabilité, Bilans KE, PE, TKE, PE Disponible et Mélange.

18 Thèses, M2 J. Floor & Y. Dossmann A. Paci (CNRM/GAME) Dorsale mobile (caractéristiques dorsale Pacifique) ΔN² mesuré par Schlieren synthétique, Vitesses mesurées par PIV. Expérience « petit canal » (CNRM) Dorsales Océaniques Simulation physique Régime transitoire Régime transitoire, Conversion énergie, Régimes dondes internes, LEFE-IDAO

19 Dorsale mobile (caractéristiques dorsale Pacifique) ΔN² mesuré par Schlieren synthétique Vitesses mesurées par PIV. Expérience « petit canal » (CNRM) Modélisation – Symphonie - NH Dorsale mobile Δx = 1 mm, 400 niveaux, t = 1.62 ms, mode splitting 1/10 Coriolis: f = 0 Viscosités / diffusivités moléculaires, No-slip. Dorsales Océaniques Modélisation Directe Thèses, M2 J. Floor & Y. Dossmann A. Paci (CNRM/GAME) LEFE-IDAO Expérience SNH

20 Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Mélange Génération sur talus Mélange Réflexion Seuils

21 SNH Δx = 200 m, 100 niveaux, t = 0.67 s, Coriolis: f = 0 Schéma de turbulence Gaspar et al. Free slip, free surface. Détroit de Tarifa Masse volumique (kg.m -3 ) Détroit de Gibraltar Seuils Marée Seuil Camarinal Marine Herrmann, Post-Doctorante Coll. Université de Malaga PIWO, HYMEX

22 Profondeur (m) x O Distance (km) 5O Gibraltar Δx = 200 m, 100 niveaux, t = 0.67 s, Coriolis: f = 0 Schéma de turbulence Gaspar et al. Free slip, free surface. Détroit de Gibraltar Seuils Seuil Camarinal 10O Détroit de Tarifa Masse volumique (kgm -3 ) Marine Herrmann, Post-Doctorante Coll. Université de Malaga PIWO, HYMEX

23 Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Mélange Génération sur talus Mélange Réflexion Golfe de Gascogne MINT-94, Pré-études: ondes solitaires… Ondes internes non-linéaires, Études de processus: Réflexions des ondes, Interactions avec la thermocline, Mélange induit, Seuil de Gibraltar. Projet PIWO Régimes dondes internes Dynamique, Transferts énergétiques. Cascade énergétique Projet LEFE-IDAO / Thèses MESR

24 Merci !

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