Composition du jury

Président du Jury : Fabrice Ardhuin
Rapporteurs : Luc Deike et Bérengère Dubrulle
Examinateurs : Fleur Couvreux et Sarah Gille
Invités : Bertrand Chapron et Lous Marié
Co-directeurs : Jean-Luc Redelsperger et Guillaume Lapeyre

Résumé

Malgré de nombreuses études, le lien de causalité entre vent et
vagues fait toujours l’objet de controverses : cela est dû entre
autres au caractère multi-échelle d’une surface océanique
réaliste, et à la présence de déferlements, qui modifient
radicalement sa topologie. Dans cette thèse, ces deux questions sont
abordées sous un angle théorique, à travers un modèle
phénoménologique, qui relie les propriétés spectrales et
moyennées de la turbulence proche de paroi en utilisant la
géométrie de tourbillons attachés à celle-ci. La première partie
de la thèse revisite ce modèle phénoménologique en questionnant
ses hypothèses sous-jacentes et révèle, en particulier, des
incohérences dans les modèles utilisés pour décrire le terme de
redistribution d’énergie entre composantes turbulentes (modèle de
Rotta). Le modèle phénoménologique est ensuite utilisé pour
étudier le couplage entre vagues de vent longues (de l’ordre de 10m)
et turbulence. Les résultats démontrent que la déformation des
tourbillons attachés induite par cette interaction pourrait expliquer
une partie de la variabilité des flux de quantité de mouvement à un
vent moyen donné. Finalement, le couplage entre la turbulence et les
vagues courtes et déferlantes est abordé en définissant une
sous-couche rugueuse dans laquelle les propriétés des tourbillons
attachés sont définies par la vitesse des fronts déferlants
dominants pour un vent donné. Ces deux études posent les bases d’un
nouveau paradigme, permettant d’étudier le couplage multi-échelle
entre le spectre turbulent et le spectre des vagues. Celui-ci pourrait
permettre de mieux prendre en compte l’influence de paramètres
environnementaux sur les flux de quantité de mouvement et de
chaleur. Il ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour les études
théoriques et pour l’exploration des données expérimentales.