Mécanismes physiques des ondes internes océaniques – PIWO

Les ondes internes de gravité océaniques interviennent dans de nombreux mécanismes liés à la stratification de l'océan. Elles sont suffisamment grandes pour être observées depuis l'espace d'où elles apparaissent comme des stries pouvant parcourir des milliers de kilomètres à travers l'océan. Elles jouent un rôle essentiel pour le mélange des masses d'eau de l'océan, qui influe sur la circulation globale, mais sont aussi susceptibles de transporter sédiment, nutriments et planctons. De très nombreux programmes ont été développés pour mieux comprendre ces questions. Cependant, les travaux ayant des perspectives océanographiques appliquées doivent être menés en parallèle avec une progression des connaissances théoriques pour décrire correctement les mécanismes physiques en jeu. Du point de vue du physicien, ces ondes sont particulièrement intéressantes. Ce sont des ondes transverses (vitesses de phase et de groupe perpendiculaires) qui ne répondent pas à notre compréhension habituelle des phénomènes ondulatoires. Les solutions linéaires sont souvent solutions des équations non linéaires, les lois de la réflexion sont totalement différentes des lois habituelles de Snell-Descartes et les lois de la diffraction de Huyghens-Fresnel ne sont plus valables. Toutes ces raisons conduisent à des paradoxes qui sont très intéressants du point de vue de la physique fondamentale. En outre, certaines de ces propriétés, conséquences de la relation de dispersion anisotrope de ces ondes sont aussi communes aux ondes inertielles (en présence de rotation) ou aux ondes plasma (en présence d'un champ magnétique). Egalement aussi dans le contexte astrophysique, l'intérêt pour les ondes internes se développe très vite. Une généralisation des processus physiques que nous étudierons dans ce projet peut donc tout naturellement toucher d'autres domaines. Dans ce projet, nous proposons d'étudier les mécanismes physiques des ondes internes océaniques. Le nouveau générateur d'ondes internes inventé par les partenaires 1 et 2 en 2007 permet de créer un faisceau intense d'ondes monochromatiques. C'est un outil qui sera décisif pour appliquer les approches classiques des physiciens. En outre comme ce générateur vient d'être répliqué au MIT à Boston et au Texas dans le groupe de Harry Swinney, il est très important que nous soyons en mesure d'étudier à temps les questions décrites dans ce projet. Avec cet outil, en liaison avec deux codes numériques non-hydrostatiques et des méthodes théoriques innovantes, nous serons en mesure d'étudier plusieurs mécanismes fondamentaux, souvent importants en océanographie. Les principales tâches de notre projet consistent à: -chercher l'origine et les propriétés des solitons et des solibores, deux structures non-linéaires de l'intérieur de l'océan ; -étudier la diffusion des ondes par les topographies et leur réflexion sur des surfaces de forme quelconque ; -comprendre l'origine des états stationnaires statistiques hors d'équilibre des ondes internes océaniques de grande échelle. Toutes ces études permettront d'estimer le mélange dû à ces différents mécanismes et à aboutir à une synthèse océanographique dans le cadre du Golfe de Gascogne. Nous sommes donc convaincus que les différentes tâches que nous décrivons dans ce projet constituent une opportunité très forte d'établir un lien entre des études fondamentales et des études océanographiques.