Sujet de stage Etude expérimentale du déferlement des vagues en eau profonde par focalisation spatiale Laboratoire d’accueil : Equipe écoulements tournants et géophysiques, Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre, Marseille (https://www.irphe.univ-mrs.fr/) Responsables : Michael Le Bars et Patrice Le Gal Contact : [email protected] et 04 96 13 97 81 Le déferlement des vagues en eau profonde (figure 1a) est un phénomène complexe qui reste encore mal compris. Si le modèle classique de Stokes implique qu’une vague déferle dès que sa cambrure (i.e. le rapport entre sa hauteur et sa longueur d’onde) est supérieure à 0.4, il est en pratique très rare d'observer des vagues dont la cambrure dépasse 0.2. En outre, l’origine physique de l’augmentation de la cambrure des vagues depuis leur génération par le vent de surface est aujourd’hui encore sujette à controverse. La recherche est donc très active sur ce phénomène fondamental de la dynamique des océans, source de turbulence et d’échanges avec l’atmosphère (transfert de dioxyde de carbone, d’aérosols, etc.). Nous proposons une explication théorique du mécanisme de déferlement basée sur un parallèle avec l’optique géométrique (figure 1b) : en raison de leur courbure naturelle, l’énergie des vagues se focalise progressivement dans les zones convexes du train d’onde, et le déferlement se produit au niveau du cusp de Huygens, où l’énergie et la courbure sont fortement accrues par la focalisation spatiale. L’objectif du stage proposé est donc de tester systématiquement cette théorie en laboratoire, dans la continuité de nos premiers essais expérimentaux particulièrement encourageants. Nous utiliserons pour cela un bassin de dimensions 1x1x5 mètres, dans lequel des vagues d’échelle centimétrique seront générées par les oscillations contrôlées d’un flotteur parabolique (figure 1c). Le processus rapide de déferlement sera suivi à l’aide d’une caméra rapide capable d’enregistrer plusieurs milliers d’images à la seconde. Nous pourrons aussi envisager de déterminer des profils de vitesse par vélocimétrie ultrasonore. Les résultats expérimentaux seront systématiquement comparés avec la théorie. Figure 1 - (a) Photographie de déferlement en pleine mer, à l’origine de la formation d’écume ou de « moutons ». (b)Simulation numérique de la focalisation d’un train d’ondes paraboliques : le cusp de Huygens où nous attendons le déferlement est clairement visible. (c) Dispositif expérimental : moteur linéaire et flotteur parabolique pour la génération contrôlée des vagues.