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Etude des interactions Océan-Atmosphère à proximité immédiate de l'interface : application aux vagues de vent et aux vagues extrêmes
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Grare, Laurent |
| Copyright Year | 2009 |
| Abstract | La surface de l'ocean, interface entre deux milieux l'un liquide et l'autre gazeux, est un lieu d'echange d'energie dans lequel l'influence du vent est importante. La comprehension des processus d'echanges est un enjeu important pour apprehender la dynamique et le couplage des deux milieux. Lors du transfert d'energie mecanique du vent vers les vagues, une partie de l'energie participe a l'amplification des vagues, via la trainee de forme, une autre contribue au courant de derive, via la trainee visqueuse. Une etude experimentale a ete menee afin de determiner la repartition de cette energie entre ces deux trainees pour differentes conditions de vent et de vagues. La determination de la trainee de forme passe par la mesure de la pression statique au plus pres de la surface et celle de la trainee visqueuse par la mesure de la vitesse de l'ecoulement de l'air dans la sous-couche visqueuse. Des dispositifs experimentaux originaux ont ete developpes dans cette optique. Une sonde de pression constituee d'une antenne de pression de type Elliot et d'un capteur miniature insere au plus pres du point de mesure permet de donner une description detaillee des champs de pression dans la couche limite turbulente. Un dispositif "suiveur a vagues" asservi a une sonde a vagues, permet de realiser les mesures au plus pres de la surface notamment dans le creux des vagues. Enfin, un dispositif « plongeur » permet de faire transiter une sonde de vitesse dans la sous-couche visqueuse de l'air afin de determiner les contraintes de cisaillement au niveau de la surface. Ces mesures permettent d'obtenir une description fine de la structure locale de l'ecoulement de l'air dans les zones toutes proches de la surface marine. Ainsi, nous montrons que la contribution de la tension visqueuse a la tension totale est une fonction decroissante du vent et de la cambrure de l'onde dominante. On montre egalement que la tension visqueuse n'est pas constante le long du profil de la vague mais presente des modulations, fonction de la phase de la vague, qui s'amplifient avec la cambrure de la vague. Par ailleurs, l'etude des champs de pression met en defaut les methodes classiques de mesure de la trainee de forme qui consiste a extrapoler le profil vertical des correlations Pression-Pente a l'altitude de l'eau au repos. L'expression analytique du flux de quantite de mouvement de l'air a l'eau ecrite dans un repere mobile permet d'identifier les diverses composantes qu'on peut relier a la trainee totale a la surface. Une etude comparative de la mesure des flux du vent vers les vagues via la methode Inertio-Dissipative et la methode directe montre que les resultats divergent a proximite de l'interface. Bien que tous les termes de l'equation bilan de l'energie cinetique de la turbulence ne puissent etre determines experimentalement, on montre que des termes supv plementaires apparaissent lorsque les mesures sont realisees sur un support mobile lie aux deplacements de l'interface. Une approche experimentale montre que la duree de vie de vagues scelerates generees par focalisation spatio-temporelle est significativement augmentee en presence de vent. Une forte asymetrie est effectivement observee entre les phases de focalisation et de defocalisation. L'etude des interactions entre le vent et le groupe focalisant met en evidence que ce phenomene est en partie du au mecanisme de decollement de l'air a la crete de la vague extreme. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/file/index/docid/454511/filename/These_Grare_070509.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
