Thématique de recherche
Mon activité de recherche porte sur la mécanique des fluides
géophysiques. Mon approche s'appuie sur leur modélisation
numérique, via une discrétisation
des équations de la physique moyennant certaines approximations.
Mon objectif est d'améliorer notre
compréhension de certains phénomènes naturels relevant de
la géophysique externe d'une part, de la géophysique interne
d'autre part.
La dynamique de l'atmosphère constitue mon premier sujet d'intérêt ;
j'étudie tout particulièrement les événements
cycloniques marquant l'atmosphère terrestre (tempêtes
de moyennes latitudes et cyclones tropicaux).
Le second volet de ma recherche concerne l'écoulement
magnétohydrodynamique (MHD) du noyau externe de la Terre, à l'origine de la
Géodynamo. J'étudie spécifiquement la question de la
connexion entre les modèles numériques (contraints dans leur
régime de paramètres par la limitation de la puissance
de calcul) et leur motivation géophysique, en utilisant une approche de
lois d'échelle.
- Structures cycloniques des latitudes tropicales (2014-...)
Je travaille actuellement sur l'étude numérique de la formation et de la dynamique des cyclones tropicaux (CT).
Du point de vue physique, les CT sont des structures non-linéaires fortement localisées de l'atmosphère convective, qui constituent de gigantesques réservoirs d' énergie. En tant que tels, ils sont un sujet d' étude remarquable pour la physique nonlinéaire.
Mon approche se base sur l'étude du point de vue physique d'une structure cyclonique isolée.
Je m'intéresse à la dynamique interne des CT (e.g. formation et dynamique de l'oeil du cyclone) ainsi qu'à leur couplage non-linéaire
avec l'environnement. J'étudie en particulier l'interaction des CT avec le
cisaillement vertical du vent ambiant, et leur couplage avec l'océan, en particulier via la houle cyclonique.
- Lois d'échelle pour les écoulements en rotation et la Géodynamo (2012-2014)
L'écoulement des fluides géophysiques faiblement visqueux influencés par la rotation rapide de la Terre (par exemple, l' atmosphère ou le métal liquide en convection dans le noyau externe de la Terre) est caractérisé par des nombres sans dimension opérant dans un régime de paramètres hors de portée des modèles numériques actuels, du fait d'une puissance de calcul limitée. Ainsi, le métal liquide du noyau de la Terre est caractérisé par un nombre d’Ekman très faible E ∼ 10-15 (E mesure le rapport des forces de viscosité et de Coriolis). Or, à l’heure actuelle, les valeurs les plus faibles atteintes dans les modèles numériques sont de l’ordre de E = 10-6. Un point de vue optimiste serait de supposer que la solution numérique est indépendante de la viscosité par exemple, même si E est un milliard de fois trop grand. Malheureusement, les résultats numériques dépendent indéniablement de E. Une hypothèse plus réaliste consiste à développer des lois d’échelles traduisant comment les quantités mesurées sont reliées aux paramètres incluant la viscosité par exemple, et de les extrapoler au noyau de la Terre.
J'ai travaillé sur les lois d'échelle dans le cadre de l'étude de l'écoulement magnétohydrodynamique du noyau externe de la Terre, qui génère la majeure partie du champ magnétique terrestre par effet dynamo. Ce problème est régi par des équations non-linéaires (Navier-Stokes pour la partie hydrodynamique) dans lesquelles les équilibres de termes dominants, sur lesquels sont basées les lois d'échelle, dépendent fortement du régime de paramètres.
- Structures cycloniques des moyennes latitudes (2009-2012)
Les tempêtes de l'atmosphère des moyennes latitudes se développent au sein des courants jets d'altitude (associés au gradient de température entre les tropiques et les pôles) via le mécanisme d'instabilité barocline. Je m'intéresse à l'interaction non-linéaire entre le courant-jet et les dépressions (croissance et trajectoire), ou comment l'instabilité barocline se combine aux effets linéaires et non-linéaires des inhomogénéités horizontales du courant-jet sur les dépressions. L'objectif est de mieux comprendre la croissance explosive que peuvent connaître certaines d'entre elles, comme la tristement célèbre Xynthia qui toucha les côtes françaises en février 2010. Le problème est abordé en utilisant un modèle numérique quasi-géostrophique (QG) à deux couches dans l'approximation du plan beta, pour étudier l'effet d'un champ de déformation grande échelle sur le déplacement d'un tourbillon cyclonique.
