CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'APPARITION DE LA TURBULENCE OPTIQUE DANS LES COUCHES MINCES. CONCEPT DU SCIDAR GENERALISE PDF Download
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L'ETUDE DE LA PHYSIQUE DE L'ATMOSPHERE MONTRE L'IMPORTANCE DE CERTAINS PARAMETRES CARACTERISTIQUES DE LA TURBULENCE ATMOSPHERIQUE, COMME L'ECHELLE EXTERNE DES PLUS GROS TOURBILLONS, SUR LA PROPAGATION DE LUMIERE EN MILIEU TURBULENT. LA CONNAISSANCE DE L'ECHELLE EXTERNE EST FONDAMENTALE DANS BEAUCOUP D'APPLICATIONS EN ASTRONOMIE A HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE LORSQUE LA TAILLE DES TELESCOPES DEVIENT COMPARABLE A CELLE DE L'ECHELLE EXTERNE. LORS DE LA CAMPAGNE DU SITE CERRO PARANAL AU CHILI, LES MESURES DE L'ECHELLE EXTERNE DE LA TURBULENCE OPTIQUE ONT CONFIRME QUE SA TAILLE ETAIT EN MOYENNE INFERIEURE A QUELQUES METRES. A PARTIR DE CES RESULTATS, UNE EXPLICATION GEOPHYSIQUE A ETE PROPOSEE A L'EXISTENCE DE CETTE PETITE ECHELLE EXTERNE, MONTRANT QU'IL FAUT BIEN DISSOCIER LA TURBULENCE DITE DE TEMPERATURE, DE LA TURBULENCE DYNAMIQUE. AFIN D'APPROFONDIR NOS CONNAISSANCES SUR LA PHYSIQUE DE L'ATMOSPHERE, UNE NOUVELLE TECHNIQUE BASEE SUR L'ETUDE DE LA SCINTILLATION A ETE DEVELOPPEE ET TESTEE EN LABORATOIRE. POUR CE FAIRE, IL A FALLU RECREER LES CONDITIONS DE TURBULENCE EN ATMOSPHERE EN SIMULANT MECANIQUEMENT UNE COUCHE TURBULENTE. LE PRINCIPE DE CETTE TECHNIQUE CONSISTE A DEPLACER ASTUCIEUSEMENT LE PLAN D'ANALYSE DANS ATMOSPHERE AFIN D'EFFACER OU DE DETECTER LA SCINTILLATION PRODUITE PAR UNE COUCHE TURBULENTE. EN APPLICATION CETTE METHODE AU SCIDAR ACTUEL, ON POURRA RECONSTRUIRE LE PROFIL DE TURBULENCE ET DETERMINER LA VITESSE DES COUCHES TURBULENTES, DEPUIS LE SOL JUSQU'A L'INFINI. CE SCIDAR EVOLUE EST APPELE SCIDAR GENERALISE
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L'ETUDE DE LA PHYSIQUE DE L'ATMOSPHERE MONTRE L'IMPORTANCE DE CERTAINS PARAMETRES CARACTERISTIQUES DE LA TURBULENCE ATMOSPHERIQUE, COMME L'ECHELLE EXTERNE DES PLUS GROS TOURBILLONS, SUR LA PROPAGATION DE LUMIERE EN MILIEU TURBULENT. LA CONNAISSANCE DE L'ECHELLE EXTERNE EST FONDAMENTALE DANS BEAUCOUP D'APPLICATIONS EN ASTRONOMIE A HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE LORSQUE LA TAILLE DES TELESCOPES DEVIENT COMPARABLE A CELLE DE L'ECHELLE EXTERNE. LORS DE LA CAMPAGNE DU SITE CERRO PARANAL AU CHILI, LES MESURES DE L'ECHELLE EXTERNE DE LA TURBULENCE OPTIQUE ONT CONFIRME QUE SA TAILLE ETAIT EN MOYENNE INFERIEURE A QUELQUES METRES. A PARTIR DE CES RESULTATS, UNE EXPLICATION GEOPHYSIQUE A ETE PROPOSEE A L'EXISTENCE DE CETTE PETITE ECHELLE EXTERNE, MONTRANT QU'IL FAUT BIEN DISSOCIER LA TURBULENCE DITE DE TEMPERATURE, DE LA TURBULENCE DYNAMIQUE. AFIN D'APPROFONDIR NOS CONNAISSANCES SUR LA PHYSIQUE DE L'ATMOSPHERE, UNE NOUVELLE TECHNIQUE BASEE SUR L'ETUDE DE LA SCINTILLATION A ETE DEVELOPPEE ET TESTEE EN LABORATOIRE. POUR CE FAIRE, IL A FALLU RECREER LES CONDITIONS DE TURBULENCE EN ATMOSPHERE EN SIMULANT MECANIQUEMENT UNE COUCHE TURBULENTE. LE PRINCIPE DE CETTE TECHNIQUE CONSISTE A DEPLACER ASTUCIEUSEMENT LE PLAN D'ANALYSE DANS ATMOSPHERE AFIN D'EFFACER OU DE DETECTER LA SCINTILLATION PRODUITE PAR UNE COUCHE TURBULENTE. EN APPLICATION CETTE METHODE AU SCIDAR ACTUEL, ON POURRA RECONSTRUIRE LE PROFIL DE TURBULENCE ET DETERMINER LA VITESSE DES COUCHES TURBULENTES, DEPUIS LE SOL JUSQU'A L'INFINI. CE SCIDAR EVOLUE EST APPELE SCIDAR GENERALISE
Author: ASSAAD EMILE.. SAAB Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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LA PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A UN RAPPEL BIBLIOGRAPHIQUE SUR LA REPRESENTATION DE LA TURBULENCE ATMOSPHERIQUE ET SUR LES THEORIES CONVENTIONNELLES ET RECENTES DU TRANSFERT TURBULENT DE MASSE. LA DEUXIEME PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DE LA DISPERSION ATMOSPHERIQUE. ON DECRIT LES MOYENS D'ESSAIS DE L'ETUDE EXPERIMENTALE MICROMETEOROLOGIQUE ET DE DIFFUSION ATMOSPHERIQUE. ON ETUDIE LES DEVELOPPEMENTS POSSIBLES DE MODELISATIONS APPROPRIEES DU TRANSFERT TURBULENT DE MASSE DANS L'ATMOSPHERE EN FONCTION DES TYPES DE SITUATIONS METEOROLOGIQUES RENCONTREES DANS LES BASSES COUCHES. DES MODELISATIONS NUMERIQUES TRIDIMENSIONNELLES SONT DEVELOPPEES EN VUE DE FOURNIR UN CADRE OPERATIONNEL A LA PARAMETRISATION PHYSIQUE
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LA TURBULENCE DANS L'ATMOSPHERE TERRESTRE DEGRADE SEVEREMENT LA RESOLUTION ANGULAIRE DES OBSERVATIONS EN ASTRONOMIE OPTIQUE. LE DEVELOPPEMENT DES TECHNIQUES D'OBSERVATION A HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE, QUI PERMETTENT DE S'AFFRANCHIR DE CETTE LIMITATION, NECESSITENT UNE CARACTERISATION DE PLUS EN PLUS COMPLETE DE LA TURBULENCE ATMOSPHERIQUE. AVEC CET OBJECTIF, ONT ETE CONCUS DEUX INSTRUMENTS COMPLEMENTAIRES, DONT LA MISE EN OEUVRE ET L'EXPLOITATION SONT PRESENTEES ICI. LE SCIDAR GENERALISE (SG) PERMET DE MESURER LES PROFILS VERTICAUX DE L'INTENSITE TURBULENTE ET DE LA VITESSE DU VENT, LE LONG DU TRAJET OPTIQUE COMPLET. L'INNOVATION CONSISTE A UTILISER UNE METHODE PROPOSEE RECEMMENT QUI REND LE SG SENSIBLE A LA TURBULENCE DANS LE PREMIER KILOMETRE D'ATMOSPHERE, CONTRAIREMENT AU SCIDAR CLASSIQUE. L'INSTRUMENT AINSI DEVELOPPE A ETE TESTE AUX FOYERS DES TELESCOPES WILLIAM HERSCHEL (4.2 M) ET NORDIC OPTICAL TELESCOPE (2.5 M), ILES CANARIES. LE SG A ETE ENSUITE EXPLOITE INTENSIVEMENT A L'OBSERVATOIRE DE SAN PEDRO MARTIR, MEXIQUE, CONDUISANT A LA QUALIFICATION DU SITE ET A DES ETUDES SUR L'ANISOPLANETISME. LE GRATING SCALE MONITOR (GSM) FOURNIT DES DONNEES RELATIVES AUX SURFACES D'ONDES PERTURBEES QUI ARRIVENT AU SOL, COMME LE PARAMETRE DE FRIED, LE TEMPS DE COHERENCE ET TOUT PARTICULIEREMENT L'ECHELLE EXTERNE DU FRONT D'ONDE. CE DERNIER PARAMETRE A ETE L'OBJET DE CONTROVERSES CES DERNIERES ANNEES, ET LE GSM EST LE PREMIER INSTRUMENT CAPABLE DE LE MESURER CONTINUELLEMENT. LE PASSAGE D'UNE VERSION PROTOTYPE A L'INSTRUMENT OPERATIONNEL EST PRESENTE. CELA A NECESSITE UNE ETUDE THEORIQUE DES PROPRIETES SPATIO-TEMPORELLES DES ANGLES D'ARRIVEE, QUI A PERMIS, ENTRE AUTRE, D'ELABORER UNE METHODE POUR DETERMINER LA VITESSE DE DEPLACEMENT DU FRONT D'ONDE. LE GSM A ETE EXPLOITE PENDANT UNE CAMPAGNE D'OBSERVATION A L'OBSERVATOIRE DE LA SILLA, CHILI. LES RESULTATS CONSTITUENT LA PREMIERE ETUDE STATISTIQUE SUR L'ECHELLE EXTERNE, DONT LA VALEUR MEDIANE A ETE TROUVEE EGALE A 24 M.
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Les milieux complexes sont une source d'incertitude importante notamment lorsqu'il s'agit de développer des modèles climatique ou météorologique. Le développement de la couche limite atmosphérique à l'intérieur d'une vallée encaissée, incluant des vents de vallée et de pente, n'est, par exemple, pas résolu, ce qui a un impact considérable sur la prévision de la convection, du transport de polluants, etc... La simulation des grandes échelles de la turbulence (SGE) est un outil qui a montré sa capacité à reproduire finement les structures turbulentes dans ce type de contextes au travers des approches idéalisées. L'extension de la SGE aux milieux naturels est réalisée dans cette thèse qui s'articule en trois parties. La première partie présente les équations et les notions nécessaires à la compréhension des problèmes de turbulence dans la couche limite atmosphérique. On s'attache à décrire le cadre des lois issues de la théorie des similitudes et le cadre de la turbulence optique. La seconde partie présente des résultats issus de deux simulations idéales dans lesquelles nous comparons les résultats issus de la simulation avec d'une part les lois issues de la théorie des similitudes et d'autre part les données radar disponible lors de la campagne IHOP. L'utilisation d'un maillage raffinée près du sol permet d'améliorer les profils verticaux des champs turbulents en améliorant la prédiction des gradients à l'interface sol/atmosphère. De plus, le profil de couche limite est bien reproduit par les profils du paramètre de structure des fluctuations de l'indice de réfraction de l'air simulé si on compare avec les résultats issus du radar. Globalement, la dynamique des champs turbulents résolus par le modèle reproduise une dynamique et des ordres de grandeurs corrects conformes à nos attentes. Une fois l'évaluation du modèle effectuée, une simulation a été mise en place autour de la campagne d'observation VOTALP située dans le sud de la Suisse. Cette simulation comprend 5 domaines emboités allant de 16 kms de résolution horizontales pour le plus grand domaine à 100m pour le plus petit domaine. L'important dispositif déployé durant la campagne VOTALP située dans une vallée dans le sud de la Suisse a permis de confronter les résultats issus de la modélisation à haute résolution avec ces données d'observation. Les résultats obtenus ont, entre autre, montré que la simulation à haute résolution est un outil adapté pour l'étude des phénomènes de basses couches et notamment la turbulence optique en milieu complexe.
Author: Van Thinh Nguyen Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 361
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ETUDE THEORIQUE DES CHAMPS TURBULENTS NON HOMOGENES. ETUDE DE L'ECOULEMENT TURBULENT ETABLI DANS UNE CONDUITE RECTANGULAIRE TRES ALLONGEE. ETUDE DE LA REGION AU VOISINAGE PROCHE DE LA PAROI. ETUDE EXPERIMENTALE PAR ANEMOMETRIE A FIL CHAUD. DETERMINATION DES VITESSES MOYENNES, FLUCTUATIONS LONGITUDINALES DE VITESSE, DENSITES SPECTRALES ET CORRELATIONS, DENSITES DE PROBABILITE
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L'ETUDE DES ECHANGES PAR TURBULENCE DANS LA COUCHE LIMITE DE SURFACE DE L'ATMOSPHERE A ETE MENEE SUR UN SITE DONT LES CARACTERISTIQUES HOMOGENES DEVAIENT DONNER LIEU AVEC UNE OCCURRENCE SUFFISANTE A DES ECOULEMENTS INTERPRETABLES. UNE PART IMPORTANTE DU TRAVAIL A ETE CONSACREE A LA MISE AU POINT DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL. L'ETUDE DES ECHANTILLONS ET DES FLUX VERTICAUX EST SITUEE DANS LE CADRE IMMEDIAT DEFINI PAR LES PROPRIETES MACROSCOPIQUES DE LA COUCHE 0-50 M ET DANS CELUI, PLUS LARGE, DES PRINCIPAUX TYPES D'ECOULEMENT A MOYENNE ECHELLE. LES RESULTATS OBTENUS DANS LE CONTEXTE THEORIQUE TRADITIONNEL (EQUATIONS DE REYNOLDS SIMPLIFIEES, REPRESENTATIVITE DES ECHANTILLONS) SONT PRECISES ICI PAR L'APPLICATION DE CRITERES OBJECTIFS DE SELECTION (TAUX D'INSTATIONNARITE DES FLUX). IL EN EST AINSI DES RELATIONS ENTRE FLUX ET GRADIENTS VERTICAUX MOYENS ET DES PROPRIETES DE LA ZONE SPECTRALE INERTIELLE. EN RAISON DE L'INSUFFISANCE DESCRIPTIVE DES TRAITEMENTS STATISTIQUES, IL EST PROPOSE UNE METHODE D'ANALYSE QUI RESSORTIT AU TRAITEMENT DU SIGNAL ET QUI VISE A UNE REPRESENTATION EN TEMPS-FREQUENCE. SON APPLICATION MET A JOUR DIVERS ASPECTS DE LA TURBULENCE: FORME DES SPECTRES ET DES CO-SPECTRES "INSTANTANES", TYPE DE VARIATION DE LA COHERENCE DANS LES COUPLAGES DETERMINANTS LES FLUX
Author: Alain Fuchs
Author: Alain Fuchs
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Author: Optical Society of America
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Author: ASSAAD EMILE.. SAAB
Author: Régis Dumas
Author: REMY.. AVILA
Author: Joris Pianezze
Author: Van Thinh Nguyen
Author: JEAN-PIERRE.. PAGES