Ondes internes générées sur une dorsale océanique PDF Download
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Book Description
La marée interne contribue au maintien de la circulation méridienne de renversement. Il existe, à l'heure actuelle, une controverse sur la nature exacte des mécanismes pilotant cette circulation. Une meilleure quantification des apports énergétiques associés aux ondes internes permettrait d'apporter quelques clés de compréhension de ce mécanisme complexe. Dans cette thèse, différents régimes d'ondes internes topographiques inspirés par des configurations océaniques sont étudiés afin d'évaluer quantitativement les transferts énergétiques associés. L'utilisation complémentaire des outils numériques et expérimentaux permet de détailler la dynamique de ces régimes de manière exhaustive. La première partie de la thèse porte sur la génération d'ondes internes de petite amplitude par l'oscillation d'un mont Gaussien dans un fluide linéairement stratifié. L'approche choisie s'appuie sur un jeu d'expériences de laboratoire pour lesquelles la pente relative du rayon d'onde interne par rapport à la pente maximale du mont varie. Nous montrons qu'un maximum énergétique est atteint dans le régime critique pour lequel les pentes du rayon et du mont sont similaires. Dans la suite de la thèse, la dynamique d'ondes internes de forte amplitude se propageant dans des régions de fort gradient de densité, comme la pycnocline océanique, est étudiée. Nous utilisons dans un premier temps le modèle numérique Symphonie-NH pour décrire leur génération et leur dynamique, sur une configuration académique bidimensionnelle. Tout d'abord, la génération primaire d'ondes internes interfaciales est étudiée. On s'intéresse en particulier à des régimes fortement non-linéaires pour lesquelles des ondes solitaires sont observées. Elle sont induites par l'interaction directe entre la marée barotrope et la topographie et est observée dans des régimes de pycnocline de forte intensité dans l'océan, comme en mer de Sulu. La structure des ondes internes solitaires est étudiée avec des modèles analytiques simples comme l'équation KdV. En comparant le déplacement de la pycnocline généré par des topographies de différentes formes, nous montrons qu'un contrôle topographique important est exercé par le mont sur la génération primaire d'ondes internes solitaires. Un paramètre adimensionné est proposé pour décrire ce contrôle topographique. Ensuite, la génération secondaire d'ondes internes solitaires induites par l'interaction de rayons d'ondes internes émis sur une topographie avec une pycnocline d'intensité modérée, comme dans le Golfe de Gascogne, est étudiée. Des simulations numériques directes sont effectuées pour décrire la dynamique des ondes internes solitaires, et leur atténuation par radiation d'énergie dans la couche inférieure. L'évolution de la structure des modes normaux en fonction de l'intensité de la pycnocline, et le rôle joué par la forme du mont sont détaillés. Des expériences sont menées pour étudier la génération primaire et la génération secondaire d'ondes internes solitaires dans le grand canal du CNRM-GAME. Une configuration expérimentale utilisant un mont sinusoïdal oscillant dans la couche inférieure, stratifiée ou non, d'un fluide bicouche est adoptée. Cette configuration, inspirée des simulations numériques précédentes, permet d'explorer une gamme plus large de régimes d'ondes interfaciales. Des mesures de déplacement interfacial avec des sondes à ultrasons d'une part, et avec des mesures optiques d'autre part, permettent de discuter la dynamique, et la structure tridimensionnelle de ces ondes. La structure des ondes internes solitaires dans le cas de la génération primaire apparaît plus stable que pour la génération secondaire. Dans ce deuxième cas, des structures transverses régulières sont mesurées.
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La marée interne contribue au maintien de la circulation méridienne de renversement. Il existe, à l'heure actuelle, une controverse sur la nature exacte des mécanismes pilotant cette circulation. Une meilleure quantification des apports énergétiques associés aux ondes internes permettrait d'apporter quelques clés de compréhension de ce mécanisme complexe. Dans cette thèse, différents régimes d'ondes internes topographiques inspirés par des configurations océaniques sont étudiés afin d'évaluer quantitativement les transferts énergétiques associés. L'utilisation complémentaire des outils numériques et expérimentaux permet de détailler la dynamique de ces régimes de manière exhaustive. La première partie de la thèse porte sur la génération d'ondes internes de petite amplitude par l'oscillation d'un mont Gaussien dans un fluide linéairement stratifié. L'approche choisie s'appuie sur un jeu d'expériences de laboratoire pour lesquelles la pente relative du rayon d'onde interne par rapport à la pente maximale du mont varie. Nous montrons qu'un maximum énergétique est atteint dans le régime critique pour lequel les pentes du rayon et du mont sont similaires. Dans la suite de la thèse, la dynamique d'ondes internes de forte amplitude se propageant dans des régions de fort gradient de densité, comme la pycnocline océanique, est étudiée. Nous utilisons dans un premier temps le modèle numérique Symphonie-NH pour décrire leur génération et leur dynamique, sur une configuration académique bidimensionnelle. Tout d'abord, la génération primaire d'ondes internes interfaciales est étudiée. On s'intéresse en particulier à des régimes fortement non-linéaires pour lesquelles des ondes solitaires sont observées. Elle sont induites par l'interaction directe entre la marée barotrope et la topographie et est observée dans des régimes de pycnocline de forte intensité dans l'océan, comme en mer de Sulu. La structure des ondes internes solitaires est étudiée avec des modèles analytiques simples comme l'équation KdV. En comparant le déplacement de la pycnocline généré par des topographies de différentes formes, nous montrons qu'un contrôle topographique important est exercé par le mont sur la génération primaire d'ondes internes solitaires. Un paramètre adimensionné est proposé pour décrire ce contrôle topographique. Ensuite, la génération secondaire d'ondes internes solitaires induites par l'interaction de rayons d'ondes internes émis sur une topographie avec une pycnocline d'intensité modérée, comme dans le Golfe de Gascogne, est étudiée. Des simulations numériques directes sont effectuées pour décrire la dynamique des ondes internes solitaires, et leur atténuation par radiation d'énergie dans la couche inférieure. L'évolution de la structure des modes normaux en fonction de l'intensité de la pycnocline, et le rôle joué par la forme du mont sont détaillés. Des expériences sont menées pour étudier la génération primaire et la génération secondaire d'ondes internes solitaires dans le grand canal du CNRM-GAME. Une configuration expérimentale utilisant un mont sinusoïdal oscillant dans la couche inférieure, stratifiée ou non, d'un fluide bicouche est adoptée. Cette configuration, inspirée des simulations numériques précédentes, permet d'explorer une gamme plus large de régimes d'ondes interfaciales. Des mesures de déplacement interfacial avec des sondes à ultrasons d'une part, et avec des mesures optiques d'autre part, permettent de discuter la dynamique, et la structure tridimensionnelle de ces ondes. La structure des ondes internes solitaires dans le cas de la génération primaire apparaît plus stable que pour la génération secondaire. Dans ce deuxième cas, des structures transverses régulières sont mesurées.
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Les océans de la Terre sont stratifiés en densité par les gradients de température et de salinité.L'interaction des courants de marée avec la topographie du fond océanique entraîne donc le rayonnement des ondes de gravité interne dans l'intérieur de l'océan. Ces ondes sont appelées marées internes et leur dissipation due à le déferlement des ondes nonlinéaires joue un rôle important dans le mélange de l'océan abyssal, et donc dans la circulation océanique à la grande échelle.Dans ce contexte, nous étudions la génération des ondes internes par l'oscillation d'objet de différentes géométries simplifiées afin de modéliser le marée barotropique sur la topographie océanique et considérons les effets linéaires et nonlinéaires sur ces ondes résultant d'interactions avec l'objet et entre ces ondes.La contribution relativement nouvelle de cette thèse est l'étude des aspects de flux tridimensionnels qui étaient accessibles avec notre approche expérimentale, et sont généralement difficiles à étudier par modélisation numérique et analytique.Nous étudions d'abord la structure des ondes fundamentale et des harmoniques supérieur pour un sphéroïde oscillant, émettant des ondes divergentes. Les harmoniques supérieures sont générées par l'instabilité non linéaire à la surface de l'objet avec des effets nonlinéaires dans la zone d'intersection des faisceaux fundamentales. Ils peuvent se croiser et se concentrer, donc augmenter d'énergie, et devenir dominant sur les ondes fundamentales. On détermine les structures horizontales des ondes fundamentale et des harmoniques supérieures.Subséquemment, nous considérons les ondes générées par un tore oscillant, qui convergent vers un point focal. En dehors de cette région focale, les résultats expérimentaux et les prédictions théoriques sont en bon accord, mais dans la région focale, l'amplitude de l'onde est deux fois plus grande que près du tore, conduisant à une amplification locale nonlinéaire et à un déferlement des onde pour les grandes amplitudes d'oscillations. En conséquence, la propagation des ondes fundamentales se trouve entravée dans la région focale. L'onde stationnaire se forme alors que de nouvelles ondes sont générées et émises de cette région focale.Un tore plus grand a été testé sur la plate-forme Coriolis pour comparer la focalisation des ondes de gravité internes, inertie-gravité et des ondes inertielles dans un régime faiblement visqueux. En raison de la complexité de la zone focale, une seconde harmonique est observée même quand l'amplitude d'oscillation est faible. Le champ de vorticité verticale des ondes de gravité interne présente une structure dipolaire dans la zone focale, qui se transforme dans le cas tournant en une structure de vortex "Yin-Yang". La structure globale des faisceaux des ondes inertiels est proche de celle pour des ondes de gravité internes, bien q'elle est relativement plus intense.
Author: Benoit Cushman-Roisin Publisher: Academic Press ISBN: 0080916783 Category : Science Languages : en Pages : 850
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Introduction to Geophysical Fluid Dynamics provides an introductory-level exploration of geophysical fluid dynamics (GFD), the principles governing air and water flows on large terrestrial scales. Physical principles are illustrated with the aid of the simplest existing models, and the computer methods are shown in juxtaposition with the equations to which they apply. It explores contemporary topics of climate dynamics and equatorial dynamics, including the Greenhouse Effect, global warming, and the El Nino Southern Oscillation. Combines both physical and numerical aspects of geophysical fluid dynamics into a single affordable volume Explores contemporary topics such as the Greenhouse Effect, global warming and the El Nino Southern Oscillation Biographical and historical notes at the ends of chapters trace the intellectual development of the field Recipient of the 2010 Wernaers Prize, awarded each year by the National Fund for Scientific Research of Belgium (FNR-FNRS)
Author: L.J. Pratt Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9400906773 Category : Science Languages : en Pages : 585
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Suppose one were given the task of mapping the general circulation in an unfamiliar ocean. The ocean, like our own, is subdivided into basins and marginal seas interconnected by sea straits. Assuming a limited budget for this undertaking, one would do well to choose the straits as observational starting points. To begin with, the currents flowing from one basin to the next, over possibly wide and time-varying paths, are confined to narrow and stable routes within the straits. Mass, heat and chemical budgets for individual basins can be formulated in terms of the fluxes measured across the straits using a relatively small number of instruments. The confinement of the flow by a strait can also give rise to profound dynamical conse quences including choking or hydraulic control, a process similar to that by which a dam regulates the flow from a reservoir. The funneling geometry can lead to enhanced tidal modulation and increased velocities, giving rise to local instabilities, mixing, internal bores, jumps, and other striking hydraulic and fine scale phenomena. In short, sea straits repre sent choke points which are observationally and dynamically strategic and which contain a full range of fascinating physical processes.
Author: Xavier de Planhol Publisher: Cambridge University Press ISBN: 9780521322089 Category : History Languages : en Pages : 602
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In this 1994 book, Xavier de Planhol and Paul Claval, two of France's leading scholars in the field, trace the historical geography of their country from its roots in the Roman province of Gaul to the 1990s. They demonstrate how, for centuries, France was little more than an ideological concept, despite its natural physical boundaries and long territorial history. They examine the relatively late development of a more complex territorial geography, involving political, religious, cultural, agricultural and industrial unities and diversities. The conclusion reached is that only in the twentieth century had France achieved a profound territorial unity and only now are the fragmentations of the past being overwritten.
Author: Fernando F. Grinstein Publisher: Cambridge University Press ISBN: 9780521869829 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 578
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The numerical simulation of turbulent flows is a subject of great practical importance to scientists and engineers. The difficulty in achieving predictive simulations is perhaps best illustrated by the wide range of approaches that have been developed and are still being used by the turbulence modeling community. In this book the authors describe one of these approaches, Implicit Large Eddy Simulation (ILES). ILES is a relatively new approach that combines generality and computational efficiency with documented success in many areas of complex fluid flow. This book synthesizes the theoretical basis of the ILES methodology and reviews its accomplishments. ILES pioneers and lead researchers combine here their experience to present a comprehensive description of the methodology. This book should be of fundamental interest to graduate students, basic research scientists, as well as professionals involved in the design and analysis of complex turbulent flows.
Author: Aditya Johri Publisher: Cambridge University Press ISBN: 1107785855 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1124
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The Cambridge Handbook of Engineering Education Research is the critical reference source for the growing field of engineering education research, featuring the work of world luminaries writing to define and inform this emerging field. The Handbook draws extensively on contemporary research in the learning sciences, examining how technology affects learners and learning environments, and the role of social context in learning. Since a landmark issue of the Journal of Engineering Education (2005), in which senior scholars argued for a stronger theoretical and empirically driven agenda, engineering education has quickly emerged as a research-driven field increasing in both theoretical and empirical work drawing on many social science disciplines, disciplinary engineering knowledge, and computing. The Handbook is based on the research agenda from a series of interdisciplinary colloquia funded by the US National Science Foundation and published in the Journal of Engineering Education in October 2006.
Author: Unesco Publisher: UNESCO ISBN: 9231041568 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 392
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This report reviews engineering's importance to human, economic, social and cultural development and in addressing the UN Millennium Development Goals. Engineering tends to be viewed as a national issue, but engineering knowledge, companies, conferences and journals, all demonstrate that it is as international as science. The report reviews the role of engineering in development, and covers issues including poverty reduction, sustainable development, climate change mitigation and adaptation. It presents the various fields of engineering around the world and is intended to identify issues and challenges facing engineering, promote better understanding of engineering and its role, and highlight ways of making engineering more attractive to young people, especially women.--Publisher's description.
Author: Yvan Dossmann
Author: Yvan Dossmann
Author: Natalia Shmakova
Author: 
Author: Benoit Cushman-Roisin
Author: L.J. Pratt
Author: Eric Servat
Author: Xavier de Planhol
Author: Fernando F. Grinstein
Author: Aditya Johri
Author: Unesco