Ecoulements Géophysiques Introduction ; Généralités
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- Pierre Henry
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1 Ecoulements Géophysiques Introduction ; Généralités Frédéric Moulin (MdC UPS, IMFT) fmoulin@imft.fr
2 Ecoulements géophysiques, objets d'étude Atmosphère Océan Gulf stream vue par MODIS GEOS-10 Jul Ecoulements Géophysiques F. Moulin
3 Pourquoi? Prédiction à court terme par exemple vue satellite le 5/9 prédiction sur 5 jours au 3/9 Ecoulements Géophysiques F. Moulin
4 Petite digression : mais pas que ça Effets de rotation Effets de stratification Ecoulements Géophysiques F. Moulin
5 Forçage solaire et bilan net océan et atmosphère Bilan annuel des flux de chaleur Dynamique? Turbulence? Ecoulements Géophysiques F. Moulin
6 Nécessité d un transport des pôles vers l équateur E solaire incidente atm. top E solaire absorbée par atmosph. IR énergie renvoyée par atmosph. Flux d énergie (en Petawatts!!!) horizontaux nécessaires pour équilibrer le bilan de chaleur, avec répartition océans (haut) et atmosphère (bas). Ecoulements Géophysiques F. Moulin
7 Forçage par le vent de la circulation océanique Frottement en surface associé à la circulation atmosphérique zonale Ecoulements Géophysiques F. Moulin
8 Structures dans l atmosphère : échelles spatio-temporelles > semaine, mois, km : Circulation de Hadley, moussons Jour, 1000 km : Cyclones, anticyclones, dépressions, ondes équatoriales, instabilité barocline (GFD, Météorologie dynamique) Ecoulements Géophysiques F. Moulin
9 Structures dans l atmosphère : échelles spatio-temporelles Echelles macro, méso et micro Ecoulements Géophysiques F. Moulin
10 Circulation à grande échelle induit par le forçage atmosphérique Vallis p584 Ecoulements Géophysiques F. Moulin
11 Circulation d un océan (gyre) : modèle de Stommel-Munk Vallis p593 Amérique du nord Europe, Afrique Ecoulements Géophysiques F. Moulin
12 Vallis p585 Circulation d un océan (gyre) : système réel et simulé Gulf stream vue par MODIS Ecoulements Géophysiques F. Moulin
13 Structure verticale des océans Couche de surface mélangée m ρ Atlantique Nord 26 N en avril 2004 Thermocline (pycnocline) saisonnière Thermocline (pycnocline) principale Ecoulements Géophysiques F. Moulin
14 Energie des marées et dissipation Ecoulements Géophysiques F. Moulin
15 Turbulence? turbulence planétaire Echelle planétaire pour l atmosphère (terrestre? Jovienne?) Page personnelle de O. Pannekoucke Jets zonaux Ecoulements Géophysiques F. Moulin
16 Turbulence? turbulence avec rotation Echelles synoptiques pour l atmosphère et l océan Turbulence quasi-géostrophique glapeyre/ Ecoulements Géophysiques F. Moulin
17 Turbulence? déferlement d ondes internes Ecoulements Géophysiques F. Moulin
18 Ecoulements Géophysiques Introduction ; Approche qualitative Frédéric Moulin (MdC UPS, IMFT) fmoulin@imft.fr
19 I- Phénoménologie et équations; approche qualitative Rotation verticalisation faible rotation (3.5 rpm) forte rotation (14 rpm) Simulation de 20 cm convection dans le cœur de la terre (partie liquide, en rotation rapide) vues de dessus 6 cm T~40 C vues de côté Ecoulements Géophysiques F. Moulin
20 Rotation verticalisation, colonnes de Taylor 20 cm = 1.5 rads cm réduction à 1.45 rads -1 courant film Ecoulements Géophysiques F. Moulin
21 I- Phénoménologie et équations; approche qualitative homogène Stratification laminarisation, blocage vertical z densité ρ «faible» stratification «forte» stratification Ecoulements Géophysiques F. Moulin
22 I- Phénoménologie et équations; approche qualitative «faible» stratification Stratification ondes internes Sillage d ondes de relief derrière Peter Island ( Et derrière un cratère sur mars!!! ( Ecoulements Géophysiques F. Moulin
23 Stratification laminarisation, blocage vertical «forte» stratification Allée de Von karman îles canaries ( Ressaut interne derrière un obstacle transverse quasi 2D Ecoulements Géophysiques F. Moulin
24 Stratification ondes internes (bicouche) Phénomène «dead water» Ecoulements Géophysiqueshttp:// F. Moulin
25 Stratification ondes internes (tricouche) Ecoulements Géophysiques F. Moulin
26 Ecoulements Géophysiques Introduction ; Approche quantitative Frédéric Moulin (MdC UPS, IMFT) fmoulin@imft.fr
27 Quantification des effets de rotation ; nombre de Rossby L=2 cm T=1 s Ω=0.366 s faible rotation (3.5 rpm) 20 cm L=2 cm T=2 s Ω=1.47 s forte rotation (14 rpm) Ro=1.366 Ro=0.17 vues de dessus 6 cm T~40 C vues de côté Ecoulements Géophysiques F. Moulin
28 Quantification des effets de stratification ; nombre de Froude Approche énergétique : Comparaison Ec et Ep? 2 ρ0u σ = ρgh Nombre de FROUDE 2 ρ0u Fr = σ = ρgh Ecoulements Géophysiques F. Moulin
29 Quantification des effets de stratification ; nombre de Froude Fréquence de Brünt -Väisälä (fréquence de flottaison) Ecoulements Géophysiques F. Moulin
30 Quantification des effets de stratification ; nombre de Froude Homogène Fr= «faible» stratification Fr=1 Fr=0.4 «forte» stratification Fr=0.1 Ecoulements Géophysiques F. Moulin
31 Quantification des effets de stratification ; nombre de Froude Phénomène «dead water» Fr=1 Ecoulements Géophysiques F. Moulin
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12,999,976 km 9,136,765 km 1,276,765 km 499,892 km 245,066 km 112,907 km 36,765 km 24,159 km 7899 km 2408 km 76 km 12 14 16 1 12 7 3 1 6 2 5 4 3 11 9 10 8 18 20 21 22 23 24 26 28 30
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