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Fiche détaillée Thèses
Université Joseph-Fourier - Grenoble I (2008-12-01), Joël Sommeria (Dir.)
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Mélange et circulation océanique : une approche par la physique statistique.
Antoine Venaille1, 2

La compréhension de l'effet des petites échelles turbulentes sur l'organisation des grandes échelles des écoulements océaniques est un problème important, tant pour la description des courants de surface que pour la structure verticale des océans. Ces écoulements sont caractérisés par un nombre de degrés de liberté très élevé qui rend illusoire toute approche déterministe. Les outils de mécanique statistique permettent en revanche de réduire ces problèmes à l'étude de quelques paramètres. Dans la première partie, nous appliquons la mécanique statistique d'équilibre des écoulements bidimensionnels à l'étude de modèles simples d'océan. Il s'agit de comprendre les phénomènes d'organisation des courants à grande échelle. La seconde partie est une approche phénoménologique du mélange turbulent dans les fluides stratifiés. Il s'agit de décrire l'évolution temporelle de la probabilité de mesurer une certaine densité de fluide à une profondeur donnée.
1 :  INLN - Institut Non Linéaire de Nice Sophia-Antipolis
2 :  LEGI - Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels
turbulence – stabilité – jets – écoulements de Fofonoff – systèmes à interactions à longue portée – mécanique statistique – mélange – fluides stratifiés – inéquivalence d'ensemble

Mixing and oceanic circulation: a statistical mechanics approach.
Understanding how the small scales affect the large scales in oceans is an important issue for the description of surface currents and of the vertical structure of the oceans. The huge number of degrees of freedom involved in those problems makes any deterministic approach illusory. By contrast, the traditional tools of statistical mechanics allow to reduce those problems to the study of only a few parameters. In the first part, the equilibrium statistical mechanics of two-dimensional flows is applied to the study of simple ocean models. The second part is a phenomenological approach to turbulent mixing in stratified flows; the aim is to describe the temporal evolution of the probability to measure a certain value of the fluid density at a given depth.
turbulence – stability – jets – Fofonoff flows – long range interacting systems – Statistical mechanics – mixing – stratified flows – ensemble inequivalence