La dynamique des écoulements géophysiques planétaires est fortement influencée par des processus physiques souvent non résolus par les modèles numériques de circulation géné-rale. Il est essentiel de comprendre les mécanismes physiques sous-jacents pour paramétrer l'effet des petites échelles sur les grandes. Dans cette thèse, nous étudions un problème emblématique d'interactions entre ondes et écoulements moyens : la dynamique des écoulements zonaux forcés par des ondes internes de gravité. Une manifestation remarquable de ces interactions est l'oscillation quasi-biennale (QBO) des vents équatoriaux dans l'atmosphère terrestre.
Dans un premier temps, nous décrivons une transition vers le chaos dans un modèle quasi-linéaire classique du QBO. Nous montrons que ces bifurcations persistent dans des simulations numériques directes. À l'aune de ces résultats, nous proposons une interprétation de l'observation d'une rupture inattendue de la périodicité du QBO en $2016$. Le mécanisme de génération d'écoulements moyens par les ondes dans les fluides stratifiés nécessite la prise en compte d'effets dissipatifs. Il s'agit d'un phénomène analogue au "streaming" acoustique. Dans un second temps nous exploitons cette analogie en étudiant la génération d'écoulements moyens par les ondes internes proche d'une paroi, à l'aide d'approches asymptotiques multiéchelles.
Finalement, nous proposons une approche inertielle pour décrire l'émergence spontanée d'écoulements vorticaux en présence d'ondes : nous appliquons les outils de mécanique statistique pour calculer la partition d'énergie entre petites et grandes échelles dans le modèle d'eau peu profonde.
Gratuit
Disciplines