Transport turbulent dans un patch d'océan idéalisé // Turbulent transport in an idealized patch of ocean

L'océan absorbe 90% de la chaleur due au réchauffement climatique et 30% du C02 engendré par les activités humaines. Un sujet central de la prédiction du climat est la façon dont ces traceurs sont transportés et redistribués dans l'océan. La difficulté principale résulte des tourbillons méso-échelle : des structures tourbillonnaires de quelques dizaines de kilomètres qui ne sont pas résolues par les modèles climatiques, bien qu'elles contribuent de façon significative au transport océanique. Une étude en échelles multiples indique que l'on peut se concentrer sur un patch d'océan idéalisé, afin d'en déterminer les propriétés de transport turbulent. Ces propriétés sont ensuite intégrées au modèle à grande échelle.

L'objectif de cette thèse est donc de déterminer les propriétés de transport d'un patch d'océan réaliste, sur la base d'une hiérarchie de modèles de complexité croissante.
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The ocean absorbs 90% of the heat associated with global warming and 30% of anthropogenic CO2. How such tracers are accumulated and redistributed within the turbulent ocean is a central issue of long-term climate prediction. The challenge stems from the existence of ocean mesoscale eddies: turbulent vortices tens of kilometers wide that are not resolved by climate models despite being key contributors to ocean transport. A way forward consists in leveraging the scale separation between the mesoscale and the extent of ocean basins. A multiscale expansion indicates that the transport properties of the ocean can be determined from the study of a local “patch” of ocean, before being implemented in a large-scale model.

The goal of the PhD project is thus to determine the turbulent transport properties of a realistic local patch of ocean, based on a hierarchy of models: single-layer models, multi-layer models and fully three-dimensional models, on the f-plane and on the beta-plane. Various ingredients of realistic flows will be considered, such as the influence of bottom topography and the interaction between balanced flows and wave modes. Time-permitting, the resulting transport coefficients will be implemented in global models of increasing complexity.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service de Physique de l’Etat Condensé
Laboratoire : Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes
Date de début souhaitée : 01-09-2024
Ecole doctorale : Physique en Île-de-France (EDPIF)
Directeur de thèse : Gallet Basile
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX
URL : https://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=bgalletd
URL : https://iramis.cea.fr/spec/sphynx:

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service de Physique de l’Etat Condensé