Quand la mer se déchaine, la science s’en mêle !

Une équipe du laboratoire FAST (Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques, CNRS/Université Paris-Sud) participe à un projet international dont le financement à hauteur de 8 millions de dollars vient d’être annoncé par la fondation Simons de New York. Entre mathématiques et sciences physiques, l’objectif des chercheurs est d’améliorer la compréhension de la turbulence d’ondes, un phénomène observable par exemple dans le déferlement des vagues d’une mer agitée.

La turbulence d’ondes est un domaine scientifique très fécond dont les travaux fondateurs ont été réalisés à la fin des années 1950 et dans les années 1960. On parle de turbulence d’ondes lorsque qu’une grande variété d’ondes échangeant constamment de l’énergie entre elles se superposent. La surface d’une mer agitée en est un exemple typique. Mais on peut trouver de nombreux autres champs d’applications comme les plasmas magnétisés (vents solaires, plasmas de fusion type ITER), l’optique non linéaire, les écoulements géoou astrophysiques dans les planètes ou les étoiles en rotation, les ondes gravitationnelles…

La problématique centrale est de donner des bases solides à la théorie dite de turbulence faible dans ces différents contextes. Ceci nécessitera des efforts conjoints en mécanique des fluides, physique statistique, théorie des équations aux dérivées partielles ou théorie des probabilités qu’ils soient de nature expérimentale ou théorique.

Quand viendra la vague

Les fluides stratifiés en densité et les fluides en rotation permettent la propagation d’ondes dans leur volume, que l’on nomme respectivement ondes internes de gravité et ondes d’inertie. Celles-ci jouent un rôle clé dans la dynamique interne des océans et de l’atmosphère qui est turbulente par ailleurs.

Le renforcement des fondements des modèles de turbulence d’ondes en général et plus particulièrement les progrès dans la compréhension du régime de turbulence d’ondes internes de gravité, d’ondes d’inertie ou d’ondes de surface que proposent d’apporter la ’ Simons collaboration on wave turbulence ’ constitue ainsi un enjeu significatif pour l’amélioration des modèles météorologiques et climatiques, ainsi que pour la prédiction de l’émergence des vagues scélérates à la surface des océans.

Au sein de cette collaboration internationale, le rôle du laboratoire FAST sera de mettre en oeuvre une expérience permettant d’atteindre le régime de turbulence d’ondes d’inertie dans un fluide en rotation, d’être capable d’en analyser les propriétés et d’en tester les limites. Les résultats obtenus seront analysés en interaction avec les physiciens théoriques et les mathématiciens participants au projet. Ils seront aussi mis en perspective par leur comparaison avec ceux des autres expérimentateurs et numériciens du projet travaillant sur d’autres systèmes physiques comme les ondes à la surface de l’eau, dans les fluides stratifiés en densité, dans les superfluides, dans les plaques élastiques …

Le consortium est dirigé par Jalal Shatah du Courant Institute de l’Université de New York assisté pour la partie française de Laure Saint-Raymond de l’école Normale Supérieure de Lyon et de Nicolas Mordant de l’Université Grenoble Alpes. Ce projet implique également des chercheurs du CNRS (INSIS et INP), de l’école Normale Supérieure de Paris, de l’Université Paris-Diderot et de l’INRIA du côté français, ainsi que de l’Université de Princeton, du Michigan, du Massachusetts à Amherst et de l’Université de Turin. Financé à hauteur de 8 millions de dollars par la fondation Simons, ce projet s’étendra de septembre 2019 à août 2023.


This site uses cookies and analysis tools to improve the usability of the site. More information. |