Etude de l’instabilité d’un courant côtier

Agathe GermeElodie Gagnaire-Renou

Objectif

• Simulation d’un courant côtier par injection d’un fluide le long d’un anneau circulaire

• Etude des instabilités baroclines

• Etude de l’influence de la topographie sur les instabilités

Dispositif expérimental

ρ1

ρ2

• Utilisation d’une plateforme tournante

• Vitesse de rotation = 22 tours/min

• Rayon cylindre = 5.5 cm• Rayon cuve = 34 cm • Eau dense salée (ρ1)• Injection eau douce

colorée (ρ2 < ρ1)

Expérience 1

• Etude des instabilités baroclines par fond plat

• Paramètres:• Hauteur d’eau au repos : 6 cm• Salinité de l’eau dense : 10 ‰• f = 4.6 s-1

• Hauteur de la couche de surface observée : 1 cm

Expérience 1• Observation :

– Apparition des instabilités– Visualisation des différents

modes

• Rayon de déformation barocline : Rd*= (g.h)1/2/f

Rd = 0.6 cm • Vitesse du courant côtier

(Détermination à l’aide des confettis)

v = 1.0 cm/s

Expérience 1

• Nombre de Rossby : Ro = V/(f.L) Ro = 0.35• Longueur d’onde

– pour un mode 5 : λ = 10.8 cm– pour un mode 6 : λ = 8.6 cm

Expérience 2

• Introduction d’une topographiePente de la topographie et de l’interface de sens opposé

Paramètres:

•Pente de la topographie : 15 %•Hauteur d’eau au repos

•Au large: 11 cm•A la côte: 6.5 cm

•Salinité de l’eau dense : 10 ‰•f = 4.6 s-1

•Hauteur de la couche de surface observée : 2 cm

Expérience 2

• Observation:– Faibles instabilités– Apparition des

instabilités au bout de 5 min

– Visualisation d’un mode 9

Expérience 2

• Rayon de déformation barocline :

Rd = 0.8 cm

• Vitesse du courant côtier V= 0.8 cm/s

• Nombre de Rossby : Ro = 0.22

• Longueur d’onde – pour un mode 9 : λ = 6.4 cm

Expérience 2

• Influence de la topographie– Pente interface : 15-25%– Pente topographie : -15%– Rapport des deux pentes To = - 1-0.6

Stabilisation

Expérience 3

• Pente de la topographie et de l’interface de même sens

Paramètres:

•Pente de la topographie : 15 %•Hauteur d’eau au repos

•Au bord de la côte: 6.3 cm•Salinité de l’eau dense : 10 ‰•f = 4.6 s-1

•Hauteur de la couche de surface observée : 2 cm

Expérience 3

• Observation:

– Apparition des instabilités au bout de 4 min

– Visualisation d’un mode 9– Superposition de plusieurs

modes(mode 5 et développement d’un phénomène plus complexe)

Expérience 3

Superposition de plusieurs modes

Expérience 3

• Rayon de déformation barocline :

• Rd = 0.8 cm

• Vitesse du courant côtier : V= 1.0 cm/s

• Nombre de Rossby : Ro = 0.17

• Longueur d’onde – pour un mode 9 : λ = 5.8 cm– Pour un mode 5 : λ = 15 cm

Expérience 3

• Influence de la topographie– Pente interface : 15-25%– Pente topographie : 15%

– Rapport des deux pentes To = 0.6-1.0

Stabilisation moins importante