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Posté par Isabelle le Lundi 16/07/2018 à 12:00
L'inversion régulière des vents de l'équateur: un modèle complet à partir de la turbulence atmosphérique
Face à la complexité des phénomènes et à la limite des moyens de calcul, les modèles climatiques se construisent sur des paramètres ajustables et des approximations de la physique des fluides. Cela influence significativement leur précision et leurs prédictions. Dans un nouveau modèle, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) sur les phénomènes hors équilibre montrent le caractère générique de l'inversion régulière des vents au-dessus de l'équateur, et soulignent les limites des modèles climatiques. Ces travaux sont publiés dans la revue Physical Review Letters.


© IRPHE

Au-dessus de l'équateur, les vents de la stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Les températures...) suivent une direction globale vers l'est ou vers l'ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).), qui s'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel...) graduellement tous les quatorze mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) environ. Ce phénomène d'oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) quasi biennale, la QBO, intrigue par sa régularité et sa structure: le changement de direction s'opère lentement et du haut vers le bas, alors qu'il est provoqué par l'excitation d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) rapides se propageant vers le haut par des turbulences des couches basses de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Également observé sur Jupiter et Saturne, ce mécanisme est aussi suspecté de jouer un rôle primordial dans la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des étoiles et des noyaux planétaires.

Des chercheurs de l'Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre (IRPHE, CNRS/Aix Marseille Université/École Centrale Marseille) ont donc étudié comment des perturbations intermittentes et chaotiques, dues par exemple aux tempêtes, provoquaient des oscillations lentes et régulières. Leur simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information...) complète de cette dynamique inclut l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) des échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) et d'espace, pour un système qui s'auto-organise en deux couches: une convective et turbulente, au-dessous d'une couche stratifiée stable. Alors qu'il écarte les paramètres trop complexes ou spécifiques à l'atmosphère terrestre, ce modèle générique donne bien lieu à un écoulement moyen qui se renverse sur des temps longs. Il prédit même que des inversions peuvent être sautées ou retardées, comme observé en 2016. L'intermittence des perturbations turbulentes régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) bien la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité...) de renversements des vents équatoriaux, ce qui fournit une piste pour améliorer sa prédiction dans les modèles climatiques.

Note:
Cette recherche est menée dans le cadre de l'ERC Consolidator Grant 2015 FLUDYCO de Michael le Bars.


Références publication:
Order Out of Chaos: Slowly Reversing Mean Flows Emerge from Turbulently Generated Internal Waves
L.-A. Couston, D. Lecoanet, B. Favier, and M. Le Bars,
Phys. Rev. Lett. 120, 244505 (juin 2018)
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.244505

Contact chercheur:
Michael Le Bars ? IRPHE

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Source: CNRS INSIS
 
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