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P. Marsaleix, I. Pairaud (thèse), J. Floor (thèse), Y. Dossmann

Modélisation Numérique Non-Hydrostatique & Simulation Physique des Ondes Internes, Évaluation des Transferts Énergétiques. TOULOUSE 1er décembre 2009 LEFE-IDAO « Ondes internes » EPIGRAM. P. Marsaleix, I. Pairaud (thèse), J. Floor (thèse), Y. Dossmann

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P. Marsaleix, I. Pairaud (thèse), J. Floor (thèse), Y. Dossmann

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Presentation Transcript

  1. Modélisation Numérique Non-Hydrostatique & Simulation Physique des Ondes Internes,Évaluation des Transferts Énergétiques TOULOUSE 1er décembre 2009 LEFE-IDAO « Ondes internes » EPIGRAM P. Marsaleix, I. Pairaud (thèse), J. Floor (thèse), Y. Dossmann (M2,thèse coll. A. Paci CNRM/GAME) F. Auclair,

  2. Approche numérique: • Symphonie-NH, • Analyse énergétique. • Configurations océaniques: • Talus Continentaux (Golfe de Gascogne, Georges Bank) • Dorsales Océaniques (Hawaï) • Seuils (Détroit de Gibraltar) Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Cascade énergétique Mélange Génération sur talus Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Réflexion

  3. Toit libre explicite, • Hypothèse de Boussinesq, • Fermeture turbulente (LES), • Pas de temps séparés. • Approche Communautaire (Groupe d’Autrans), • Coordonnée Verticale Généralisée, • Noyaux Hydrostatique / Non-Hydrostatique, • Couplage NH / toit libre explicite, SYMPHONIE-NH

  4. Étape 1: Champ de masse Étape 2: ¶ D q - Connaissant la pression, une première approximation de la vitesse est calculée à partir des équations du mouvement. r ¶ x a 0 z Étape 3: Étape 4: Calcul de l’incrément de vitesse SYMPHONIE-NH

  5. Toit libre explicite, • Hypothèse de Boussinesq, • Fermeture turbulente (LES), • Pas de temps séparés. • Approche Communautaire (Groupe d’Autrans), • Coordonnée Verticale Généralisée, • Noyaux Hydrostatique / Non-Hydrostatique, • Couplage NH / toit libre explicite, SYMPHONIE-NH • Analyse énergétique : • Bilans d’énergie potentielle et cinétique fermés, • Évaluation en ligne. • Plateforme Graphique de post-traitement interactive (Matlab-Gui) : SVIEW-Energie

  6. Analyse énergétique • Transferts, • Études de processus. Symphonie-NH SVIEW - Énergie

  7. SNH NH-Pressure gradient Power Rate (Wm-1) Advection Power Rate (Wm-1) Symphonie - NH SNH 6 m Expérience de Horn et al., 2001 Auclair et al. (2009) B A C 29 cm Soliton Thermocline position (m) Hydro

  8. Cascade énergétique • Approche numérique: • Symphonie-NH: caractéristiques, • Analyse énergétique. • Configurations océaniques: • Talus Continentaux (Golfe de Gascogne, Georges Bank) • Dorsales Océaniques (Hawaï) • Seuils (Détroit de Gibraltar)

  9. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Talus Continentaux Mélange Génération sur talus Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Réflexion

  10. Talus Continentaux w (reconstructed) at 12,4h, 09/08 (22h40) T.S. P.P. S1 S2 P S’ Golfe de Gascogne Marées internes linéaires Pairaud et al., CSR (05) Section (S’) (79.4%) (14.2%) • Expérience MINT-94 (A. Pichon) • Développements • Couplage TUGO-M, • Analyse WEofs • Schéma de propagation. Mode 1 Mode 3

  11. Modélisation Non-Hydrostatique (DNS) z (cm) MIT code Symphonie-NH Distance (cm) Distance (cm) Talus Continentaux Projets LEFE-IDAO Approche « DNS » Postdoctorat I. Pairaud LEGI Forçage latéral Expérience de laboratoire Vitesse (m/s) Plateforme Coriolis

  12. t = T+T/4 C2 A2 B1 E1 A1 Régime surcritique Symphonie-NH • Dx = 15 m, 100 niveaux s • Dt = 0.5 s, mode splitting 1/6 • Coriolis: f = 10-4 s-1 (cyclique) • Stratification type 1 (Lamb, 94) • Fermeture turbulente (Gaspar et al., 92) • Diffusion horizontale variable • Free slip / free surface • Radiative Flather OBC Forçage: M2 (12,4 h) L ~ 1.7 - 7 km Umax ~ 65 cms-1 Wmax ~ 0.5 cms-1 Masse volumique (kgm-3) Talus Continentaux Lamb (94-07), Auclair et al. (09) Georges Bank Ondes internes non-linéaires

  13. t = T+T/2 C2 A2 A1 E2 B1 E1 Régime surcritique Symphonie-NH • Dx = 15 m, 100 niveaux s • Dt = 0.5 s, mode splitting 1/6 • Coriolis: f = 10-4 s-1 (cyclique) • Stratification type 1 (Lamb, 94) • Fermeture turbulente (Gaspar et al., 92) • Diffusion horizontale variable • Free slip / free surface • Radiative Flather OBC Forçage: M2 (12,4 h) L ~ 1.7 - 7 km Umax ~ 65 cms-1 Wmax ~ 0.5 cms-1 Masse volumique (kgm-3) Talus Continentaux Lamb (94-07), Auclair et al. (09) Georges Bank Ondes internes non-linéaires

  14. t = 2T E1 B2 E2 A2 B1 C2 F2 Instabilités Dépression Dépression Dépression Surélévation Solibore Symphonie-NH • Dx = 15 m, 100 niveaux s • Dt = 0.5 s, mode splitting 1/6 • Coriolis: f = 10-4 s-1 • Stratification type 1 (Lamb, 94) • Fermeture turbulente (Gaspar et al., 92) • Diffusion horizontale variable • Free slip / free surface • Radiative Flather OBC Forçage: M2 (12,4 h) L ~ 1.7 - 7 km Umax ~ 65 cms-1 Wmax ~ 0.5 cms-1 Masse volumique (kgm-3) Talus Continentaux Lamb (94,07), Auclair et al. (09) Georges Bank Ondes internes non-linéaires

  15. Masse volumique (kgm-3) Talus Continentaux Lamb (94,07), Auclair et al. (09) Georges Bank Ondes internes non-linéaires

  16. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Dorsales Océaniques Mélange Génération sur talus Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Réflexion

  17. 0 External PE PEb KE OPEa TKE Internal Energy z (m) Flux de flottabilité -3500 -5000 0 250 x (km) -3500 Dorsales Océaniques -5000 0 Ondes internes linéaires Thèse J. FLOOR (15/12/2009) Transferts énergétiques • Flux de Flottabilité, • Bilans KE, PE, TKE, • PE Disponible et Mélange.

  18. Dorsales Océaniques Régime transitoire Simulation physique LEFE-IDAO Thèses, M2 J. Floor & Y. Dossmann A. Paci (CNRM/GAME) Expérience « petit canal » (CNRM) • Dorsale mobile (caractéristiques dorsale Pacifique) • ΔN² mesuré par Schlieren synthétique, • Vitesses mesurées par PIV. • Régime transitoire, • Conversion énergie, • Régimes d’ondes internes,

  19. Dorsales Océaniques LEFE-IDAO Thèses, M2 J. Floor & Y. Dossmann A. Paci (CNRM/GAME) Expérience « petit canal » (CNRM) Modélisation Directe • Dorsale mobile (caractéristiques dorsale Pacifique) • ΔN² mesuré par Schlieren synthétique • Vitesses mesurées par PIV. Expérience Modélisation – Symphonie - NH • Dorsale mobile • Δx = 1 mm, 400 niveaux s, • Dt = 1.62 ms, mode splitting 1/10 • Coriolis: f = 0 • Viscosités / diffusivités moléculaires, • No-slip. SNH

  20. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Seuils Mélange Génération sur talus Génération sur monts, dorsales, seuils. Mélange Réflexion

  21. Seuils Marine Herrmann, Post-Doctorante Coll. Université de Malaga PIWO, HYMEX Détroit de Gibraltar Masse volumique - 1028 (kg.m-3) Marée Seuil Camarinal SNH • Δx = 200 m, 100 niveaux s, • Dt = 0.67 s, • Coriolis: f = 0 • Schéma de turbulence Gaspar et al. • Free slip, free surface. Détroit de Tarifa

  22. Seuils Marine Herrmann, Post-Doctorante Coll. Université de Malaga PIWO, HYMEX Détroit de Gibraltar 0 100 200 Seuil Camarinal 300 400 Profondeur (m) 500 Gibraltar • Δx = 200 m, 100 niveaux s, • Dt = 0.67 s, • Coriolis: f = 0 • Schéma de turbulence Gaspar et al. • Free slip, free surface. 600 700 Détroit de Tarifa 800 Masse volumique (kgm-3) 900 x 5O 10O O Distance (km)

  23. Mélange Interaction avec thermocline / pycnocline Cascade énergétique Projet PIWO • Ondes internes non-linéaires, • Études de processus: • Réflexions des ondes, • Interactions avec la thermocline, • Mélange induit, • Seuil de Gibraltar. Mélange Génération sur talus Projet LEFE-IDAO / Thèses MESR • Golfe de Gascogne • MINT-94, • Pré-études: ondes solitaires… Génération sur monts, dorsales, seuils. • Régimes d’ondes internes • Dynamique, • Transferts énergétiques. Mélange Réflexion

  24. Merci !

  25. Bi PE = = Bo PE = + = KE Bo KE = Bi KE 1 D ò - r w s ' g d r 0 0

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