Composition du jury

M Pierre SAGAUT, LMM/UPMC, Paris (Examinateur)
M Yun-ichi YANO, CNRM, Toulouse (Rapporteur)
M Olivier EIFF, IMFT, Toulouse (Rapporteur)
M Francis DALAUDIER, SA, Verrières (Examinateur)
M Alexandre STEGNER, LMD/ENS, Paris (Examinateur)
M Pierre H. FLAMANT, LMD/X, Palaiseau (Directeur de thèse)
M Jean-marc CHOMAZ, LADHYX, Palaiseau (Invité)

Résumé

Dans cette thèse, la structure de la Couche Limite Atmosphérique a été documentée par Lidar rétrodiffusion, Lidar Doppler et radiosondages. Pendant la transition nocturne-diurne, les observations ont révélé l’existence d’ondes internes de gravité dans la couche résiduelle stratifiée. Contrairement au concept généralement admis, l’analyse des mesures a permis d’établir que ces ondes sont générées par la couche convective en formation et participent au mélange des aérosols aux altitudes où elles déferlent. Pour mieux comprendre ces mécanismes, des expériences de laboratoire ont été menées afin d’étudier l’interaction entre une turbulence et une stratification à plusieurs couches. Les résultats, obtenus par ombroscopie et PIV, indiquent que la turbulence force des ondes dans une gamme étroite de fréquences et de longueurs d’onde. Des preuves expérimentales de l’effet tunnel à travers une couche faiblement stratifiée sont présentées, qui pourraient expliquer certains couplages onde turbulence pendant la transition.

In the framework of this thesis, the Atmospheric Boundary Layer structure has been documented by mean of a Backscatter Lidar, a Doppler Lidar and soundings. During the morning transition, observations revealed strong internal gravity wave activity in the stratified residual layer. As opposed to the generally accepted concept, we find evidence of mixing at the capping inversion of the residual layer, induced by the convectively driven internal gravity waves. Using shadowgraph and PIV techniques, a series of water-tank experiments is carried out to examine the interaction between a multi-layer stratification and oscillating-grid-induced shear-free turbulence. Results reveal that turbulent eddy-scale waves propagate with a narrow range of frequencies and vertical wavenumbers. We present evidence of internal gravity waves tunnelling through a weakly stratified layer, which could account for certain wave-turbulence encounters during the transition.