Melange des océans
Comment les océans se mélangent ?
G. Lérisson - J-M. Chomaz - S. Ortiz (UME-ENSTA)Pourquoi ?
L'évolution du climat dépend de l'intensité de la circulation thermohaline elle-même contrôlée par le mélange océanique profond.
Ondes internes de gravité
Les ondes internes de gravité se propagent dans les milieux stratifiés où la densité du
fluide augmente avec la profondeur, une particule de fluide soulevée étant plus lourde que
le fluide ambiant a tendance à retourner à sa position de départ et oscille. Dans l’océan la
stratification est due à la salinité qui augmente avec la profondeur et à la température qui
elle diminue en allant vers le bas.
Les ondes internes de gravité sont dans l’océan, générées sur les reliefs au fond de l'océan
par les déplacements horizontaux de toute la colonne d’eau sous l’action des marées. Elles
se propagent verticalement et se déstabilisent, ce qui entraîne le mélange océanique
profond et explique que celui-ci ait lieu au dessus des dorsales océaniques où le relief est
le plus tourmenté.
Resultats
Nous avons étudié la stabilité d'un faisceau d'onde interne par des simulations numériques directes et avons constaté que l'instabilité diffère en fonction des courants marins au dessus des reliefs. Les images ci-dessus sont des instantanés de la variation de densité dans un plan vertical pour deux simulations. Lorsque la vitesse moyenne du courant est nulle (droite), l'onde développe une instabilité à petite échelle alors que pour une grande vitesse moyenne (gauche), l'instabilité est à grande échelle.
Nous montrons que ces deux modes d’instabilité correspondent à des branches différentes de l’instabilité triadique qui couple l’onde directement générée à la topographie sous-marine avec deux ondes filles qui forment une triade avec elle et sont capables d’extraire de l’énergie de l’onde mère par un cercle vertueux instable, le couplage d’une onde avec l’onde mère donnant de l’énergie à l’autre onde fille et réciproquement. La sélection d’ondes filles de petite ou de grande échelle s’explique par le fait que la vitesse de groupe de la perturbation de petite échelle est proche de celle du fluide alors que celle des perturbations grande échelle est finie. Les petites échelles se développeront donc lorsque la vitesse du fluide est faible ou nulle par rapport au relief elle seront enportée par le courant lorsque celui-ci devient significatif alors que dans ce cas les perturbations grande échelle pourront se propagées à contre courant et se développer. Ceci correspond à une extension du principe de sélection de l'instabilité absolue et de l'instabilité convective qui prend en compte la vitesse de propagation des modes instables.
