Density field observed with LIF                                      Vorticity field observed with PIV

Les eaux froides des Mers Arctiques, plus denses que celles de l’Atlantique, forment un écoulement gravitaire dans l’Atlantique Nord, qui participe à la circulation thermohaline. Les modèles climatologiques semblent très sensibles aux propriétés de mélange dans cet écoulement, qui sont mal connues. Afin de contribuer à la compréhension de ces phénomènes, j’ai conçu, au cours d’un séjour de longue durée dans l’équipe de Robert Ecke, au Los Alamos National Laboratory (USA), une expérience permettant de créer un écoulement gravitaire en laboratoire.

A l’aide de mesures de vitesse et de densité (voir figure), nous avons pu étudier les flux verticaux de quantité de mouvement et de densité, induit par le mélange turbulent dû au cisaillement. Ces flux sont reliés aux gradients de vitesse et de densité et nous avons montré que cette corrélation est quadratique. Nous avons expliqué cette observation par un modèle de longueur de mélange, qui fait intervenir une longueur caractéristique du phénomène de mélange dans le fluide. Nous avons étudié l’évolution de cette longueur avec les paramètres sans dimension caractérisant l’écoulement, le nombre de Reynolds (intensité de la turbulence) et le nombre de Richardson (compétition cisaillement/stratification). Par ailleurs, nous avons caractérisé l’entraînement du fluide ambiant par le courant, et montré que celui-ci dépend non seulement du nombre de Richardson mais aussi du taux de turbulence dans l’écoulement, un paramètre souvent négligé dans les paramétrisations de l’entraînment pour les simulations océaniques.

The link below contains data (in Matlab format)

from a recent paper submitted to GRL :

Fig_GRL_data.zip