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Theses

Equilibres multiples de la circulation thermohaline

Résumé : En réponse aux gradients du champ de densité de surface, de grandes cellules convectives se développent dans l'océan. Elles sont à l'origine d'une importante redistribution méridienne de chaleur et de substances chimiques. Les forçages de chaleur et d'eau douce en surface agissent de façon antagoniste sur la densité et sur la circulation résultante, dite circulation thermohaline. Cette compétition entre les effets thermique et salin autorise plusieurs modes opératoires de la convection thermohaline. Les équilibres multiples de la circulation thermohaline sont ici étudiés via la comparaison entre les résultats d'un modèle numérique bidimensionnel et ceux d'une équation asymptotique dérivée dans la limite d'une couche océanique fine. Le modèle bidimensionnel (latitude-profondeur) considéré est basé sur les équations de Boussinesq écrites dans un bassin rectangulaire à fond plat. Le forçage de surface est de type mixte (température et flux d'eau douce imposés). L'espace de contrôle du système se compose de cinq paramètres adimensionnels et de deux fonctions normées représentant les profils méridiens des forçages. Numériquement, une étude paramétrique a été entreprise, qui a permis de situer le lieu des équilibres multiples dans l'espace des amplitudes des forçages thermique et salin. Plusieurs profils de forçage ont été étudiés. Ils furent choisis pour la richesse des comportements dynamiques qu'ils induisaient (équilibres multiples, présence de fronts thermohalins). Un développement asymptotique de ce modèle dans la limite d'un faible rapport d'aspect permet de réduire le problème à une équation asymptotique monodimensionnelle (latitude), dont les solutions correspondent aux minima d'un potentiel. Cette équation supporte des équilibres multiples, définis sur seulement certaines bandes de latitude du bassin. Une interprétation géométrique de l'équation asymptotique est proposée. Elle permet de déduire la topologie des solutions et de déterminer les parties du domaine où la théorie asymptotique est mise en défaut. Une comparaison entre solutions asymptotiques et résultats des simulations numériques montre que l'analyse asymptotique est un outil simple et puissant de prédiction des équilibres simulés. Une méthode de suivi des solutions stationnaires dans l'espace des paramètres a été utilisée pour étudier l'équation asymptotique régularisée par l'addition d'un terme d'hyperdiffusivité. La structure bifurcatoire observée est analogue à celle du modèle bidimensionnel. Une paramétrisation de la rotation et du forçage dynamique a ensuite été introduite dans le modèle bidimensionnel. L'équation asymptotique correspondante a été dérivée. Les solutions stationnaires des modèles 1D et 2D sont étudiées. Dans les deux modèles, une imperfection est introduite, de sorte que des solutions asymétriques peuvent être observées sous un forçage symétrique, en l'absence d'une bifurcation brisant la symétrie.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02014914
Contributor : Laurence Fleury <>
Submitted on : Monday, February 11, 2019 - 7:32:48 PM
Last modification on : Thursday, June 4, 2020 - 9:10:04 PM
Document(s) archivé(s) le : Sunday, May 12, 2019 - 3:36:10 PM

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  • HAL Id : tel-02014914, version 1

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Laurence Fleury. Equilibres multiples de la circulation thermohaline. Océanographie. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 1996. Français. ⟨tel-02014914⟩

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