Interactions entre structures à grande échelle, ondes de gravité et micro-turbulence – LASWATEX

En 2021, le comité Nobel de physique a rappelé que, dans un contexte de réchauffement climatique, la compréhension contemporaine de la variabilité du climat de la Terre repose sur l'existence d’une séparation claire des phénomènes en termes d'échelles d'espace et de temps, dont la prédiction nécessite une approche interdisciplinaire. La mécanique des fluides peut apporter une contribution importante à la compréhension de ces questions fondamentales, en fournissant des réponses sur l'interaction entre les structures à grande et à petite échelle dans l'atmosphère, et sur la manière dont leur interaction couplée produit des fluctuations importantes de vitesse et de température. En plus de cette turbulence géostrophique, presque bidimensionnelle, qui domine les grandes échelles, les ondes de gravité dominent la dynamique à plus petite échelle aux latitudes moyennes, et les champs turbulents tridimensionnels agissent aux petites échelles et contribuent fortement au mélange vertical et à la dissipation.
Le projet actuel est consacré à la compréhension, la prédiction et la modélisation des phénomènes d'interaction grande échelle/ondes/micro-turbulence qui sont caractéristiques de l'atmosphère et de sa variabilité. Il s'appuie sur : (a) les développements théoriques des équations de transport des moments statistiques d'ordre jusqu'à 4, donnant ainsi accès aux flux d'énergie et aux événements extrêmes dans les champs de vitesse-température ; (b) les simulations numériques directes à haute résolution fournissant des données détaillées des différentes interactions, dans des conditions idéalisées ; (c) le modèle atmosphérique WRF pour des prédictions avec des conditions réalistes mais avec une paramétrisation des petites échelles.
Un produit important du projet sera un modèle pour la prédiction précise des phénomènes de variabilité atmosphérique, et une base de données de simulation.