LE_SOMMER
Julien Le Sommer
"Ajustement géostrophique nonlinéaire :
emission, propagation et déferlement
des ondes d'inertie-gravité"
le 29 septembre 2004 à 14h30,
au Laboratoire de Météorologie Dynamique
24 rue Lhomond, Paris - 2e etage, salle IV
devant le jury composé de :
- M. François Bouchut, examinateur
- M. Alain Colin de Verdière, rapporteur
- M. Claude Frankignoul, examinateur
- M. Gurvan Madec, examinateur
- Mme Chantal Staquet, rapporteur
- M. Hector Teitelbaum, examinateur
- M. François Vial, invité
- M. Vladimir Zeitlin, directeur de thése
Résumé :
L'objet de cette thèse est d'étudier l'émission, la propagation et le
déferlement des ondes d'inertie-gravité de grande échelle horizontale
dans l'atmosphère et l'océan.
L'approche retenue combine des travaux théoriques et des simulations
numériques dans le cadre d'un modèle idéalisé ainsi que l'analyse de données.
Le choix du modèle de l'eau peu profonde en rotation permet de développer des
méthodes numériques de haute résolution adaptées tant au calcul de
l'évolution de la partie lente et équilibrée d'un écoulement
géophysique qu'au traitement du déferlement de sa partie rapide et
non-équilibrée. Ces méthodes sont utilisées pour examiner le rôle de
l'ajustement à l'équilibre géostrophique comme source d'ondes
d'inertie-gravité.
Aux latitudes moyennes, on montre que l'ajustement de fronts
rectilignes en une composante stationnaire et géostrophique, d'une part,
et une composante propagative et ondulatoire, d'autre part, est
systématiquement atteint. Cependant, les ondes rapides déferlent au
voisinage du jet où une part de leur énergie est dissipée.
Le mécanisme de l'ajustement géostrophique est étendu aux
basses latitudes dans le cas de perturbations longues au voisinage de
l'équateur. Une théorie perturbative établit que le trou spectral
entre les ondes lentes de Kelvin et de Rossby et les ondes rapides
d'inertie-gravité et de Yanai inhibe leur interaction. Les simulations
numériques vérifient ce résultat et révèlent que le déferlement des
ondes de Kelvin redistribue la vorticité potentielle de l'écoulement.
Les ondes d'inertie-gravité équatoriales d'échelle synoptique sont
étudiées dans
l'atmosphère tropicale. Une méthode d'analyse est développée pour
identifier ces ondes rapides dans les données réanalysées du CEPMMT.
Leur propagation verticale montre leur émission depuis la
haute troposphère vers la troposphère et la stratosphère.
Une part significative du flux de quantité de mouvement
nécessaire à l'entretien de l'oscillation quasi-biennalle (QBO)
leur est attribuée.
Enfin, une analyse détaillée du déferlement des ondes équatoriales
révèle que le scénario de déferlement dépend de l'équilibre de la
force de Coriolis avec le gradient de pression zonale. Le
déferlement des ondes non-équilibrées dissipe de l'énergie et
redistribue la vorticité potentielle. Le déferlement des
modes équilibrées produit des modes localisés qui
transportent le fluide de manière ballistique.
