présentation
Il s’agit dans cette étude de comprendre le phénomène de génération des courants et de
la turbulence dans les couches marines de surface. Il met en jeu des mécanismes complexes,
conséquences du double effet qu’a le vent à l’interface eau-atmosphère :
d’entraînement de l’eau par cisaillement
déformations de la surface par les vagues. Mouvements moyens,
ondes et turbulence interagissent pour créer une configuration
encore mal comprise.
Tout au long de cette thèse sont développées des analyses sur les transferts dans la couche de
surface avec un modèle bidimensionnel vertical
L’analyse et les essais de modélisation des courants et de la turbulence sous les vagues de
vent sont ici centrés sur deux manifestations des interactions dynamiques à l’interface eau-
atmosphère :
Le niveau élevé de l’intensité turbulente au sommet de la couche de surface
La présence éventuelle des circulations de Langmuir qui désignent
l’organisation du champ moyen de vitesse en rouleaux d’axes parallèles à
la direction du vent.
Jusqu’à maintenant, ces deux aspects de la dynamique de la couche de surface ont été étudiés
séparément :
les modèles de transferts turbulents verticaux dans la couche de surface
ignorent en général l’effet d’éventuels courants secondaires.
les approches expérimentales ou théoriques des circulations de Langmuir se
fondent sur des représentations très simples de la diffusion turbulente
(constante).
Cette étude cadre avec un des objectifs du Programme National d’Océanographie Côtière
(P.N.O.C), qui est de mieux maîtriser les processus de mélange vertical dans la colonne d’eau
parallèlement à des observations sur des chantiers en Manche et en Méditerranée.
Le champ d’application : systèmes aquatiques de surface. La modélisation hydrodynamique
est un des outils qui permettra de mieux comprendre et prévoir leur comportement du point de
vue chimique, biochimique et biologique. Cette étude est particulièrement liée à l’explication
des phénomènes d’eutrophisation, de transport d’oxygène, de nourriture…
Ces travaux de recherche font suite à de nombreuses études expérimentales, théoriques et de
modélisation. La suite logique de ces travaux passait par la modélisation de l’écoulement en
combinant les deux phénomènes.
Ce travail s’inscrit dans la continuité de ces travaux, et en particulier de ceux de Araujo qui a
mis en place une étude de l’écoulement sous les vagues de vent mais avec une modélisation
de la turbulence à l’aide d’une viscosité turbulente constante. L’objectif central de ce travail
est donc de proposer une analyse et une modélisation de la couche mélangée de surface qui
prennent en compte simultanément le caractère spécifique de la turbulence et l’existence des
écoulements secondaires.