Séminaire de Mécanique d'Orsay

Le Jeudi 7 avril à 14h00 - Nouveau bâtiment FAST : http://www.fast.u-psud.fr/fr/plan

Auto-focalisation des ondes internes annulaires

Bruno Voisin
Laboratoire LEGI, CNRS et Université Grenoble Alpes

Depuis la mise en évidence du rôle primordial que joue dans le bilan énergétique des océans la marée interne (barocline), engendrée par l'oscillation de la marée classique (barotrope) sur les reliefs sous-marins, une grande attention est portée aux ondes internes de gravité monochromatiques et aux circonstances de leur dissipation à petite échelle. En trois dimensions, la propagation des ondes à un angle donné de la verticale et la géométrie conique qui en découle fournissent précisément l'une de ces circonstances : toute source d'ondes présentant une courbure horizontale donnera lieu à une auto-focalisation des ondes, d'autant plus prononcée que la source sera proche de l'axisymétrie. Le même phénomène se produit pour les ondes inertielles dans les fluides en rotation. Dans ce séminaire une théorie est proposée pour la focalisation des ondes internes émises par un anneau oscillant de grand rapport d'aspect, avec ou sans variations azimutales. La théorie repose sur la séparation d'échelles entre les rayons majeur et mineur de l'anneau. Elle est appliquée à un tore circulaire, complet ou tronqué, d'axe vertical et à une topographie sous-marine gaussienne circulaire, complète ou en fer-à-cheval ; pour le tore des expériences ont aussi été réalisées, à la fois en cuve et sur la plateforme Coriolis, avec ou sans rotation. La focalisation est observée dans tous les cas, non seulement à grand nombre de Stokes quand la structure des ondes est bimodale et essentiellement inviscide, mais aussi à faible nombre de Stokes quand la structure est unimodale et régie par la viscosité. La pente des lignes isopycnales (iso-densité), horizontales en l'absence d'ondes, peut monter jusqu'à 60°, situation propice au déferlement. Enfin l'existence de rayons critiques tangents à la source des ondes n'est pas indispensable à la focalisation, ce qui confirme le rôle déterminant de la courbure horizontale de la source. De récentes mesures in situ dans le détroit de Luçon en mer de Chine ont montré qu'une courbure même faible des dorsales océaniques entraînait une amplification significative de la marée interne dans la zone de focalisation.

Ce travail a été effectué en collaboration avec Evgeny Ermanyuk (ENS de Lyon et Institut d'Hydrodynamique Lavrentyev de Novossibirsk) et Natalia Shmakova et Jan-Bert Flór (LEGI).