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Livre

Dynamique de l'atmosphère et de l'océan

Résumé

Présente la circulation de l'atmosphère et de l'océan, les équations fondamentales de la mécanique des fluides, les écoulements géophysiques, quasi-hydrostatiques et quasi-géostrophiques, les couches limites turbulentes, la convection profonde, la circulation générale de l'atmosphère et de l'océan, les interactions Océan-Atmosphère.


  • Autre(s) auteur(s)
  • Éditeur(s)
  • Date
    • 2001
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 309 p. ; 24 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 2-7302-0825-9
  • Indice
    • 550.64 Océanographie physique et chimie de l'eau de mer
  • Quatrième de couverture
    • Cet ouvrage s'adresse à un public de deuxième cycle ayant déjà effectué un premier apprentissage en mécanique des fluides. Il forme la base du cours enseigné dans la majeure Planète Terre en fin de troisième année du cursus polytechnicien.

      Dans l'ensemble de l'ouvrage, la démarche consiste à mettre à la portée d'un lecteur ne disposant que d'un bagage mathématique restreint (les équations aux dérivées partielles linéarisées) des modèles simplifiés qui permettent d'analyser l'essentiel des effets physiques responsables des propriétés particulières des écoulements géophysiques.

      Le chapitre 1 présente le mouvement de l'atmosphère et de l'océan, tel que nous le révèlent les observations effectuées en routine par les instituts météorologiques, les satellites, et les navires océanographiques. Le chapitre 2 introduit les équations de base de la mécanique des fluides, dans l'approximation de Boussinesq, qui sera utilisée dans tout l'ouvrage. Les caractéristiques particulières des écoulements géophysiques (stratification, rotation) sont discutées en détail au chapitre 3. Le chapitre 4 introduit le modèle de Saint-Venant, un prototype simple des écoulements géophysiques qui ouvre la voie à de nombreuses applications, comme l'étude des ondes de marée. Le chapitre 5 aborde les écoulements quasi-géostrophiques, discute la propagation des ondes de Rossby et le phénomène d'instabilité barocline, à l'origine des perturbations météorologiques des latitudes tempérées. Le chapitre 6 présente les phénomènes liés à la turbulence au voisinage du sol. Le chapitre 7 présente une étude comparative des mouvements convectifs de l'atmosphère et de l'océan. Le chapitre 8 discute les traits principaux de la circulation générale de l'atmosphère terrestre, et ses aspects énergétiques. Le chapitre 9 aborde de même la circulation générale de l'océan, en présentant les principaux modèles d'écoulements dans des bassins fermés. Enfin, le chapitre 10 discute les effets du couplage entre l'océan et l'atmosphère, notamment en zone tropicale, et présente quelques aspects du phénomène El Niño-Oscillation australe.


  • Tables des matières
      • Dynamique de l'Atmosphère et de l'Océan

      • Philippe Bougeault

      • Robert Sadourny

      • Les éditions de l'école polytechnique

      • 1 L'atmosphère et l'océan en mouvement 5
      • 1.1 Principaux moyens d'observation6
      • 1.2 Forçage énergétique13
      • 1.3 Mouvement moyen21
      • 1.4 Fluctuations temporelles33
      • 1.5 Objectifs du cours
        38
      • 2 Équations de base 41
      • 2.1 Dérivée particulaire41
      • 2.2 Conservation de la masse42
      • 2.3 Conservation de l'énergie43
      • 2.4 Équation d'état du fluide44
      • 2.5 Conservation de la quantité de mouvement46
      • 2.6 Systèmes de coordonnées50
      • 2.7 Conditions aux limites
        52
      • 3 Introduction aux écoulements géophysiques 59
      • 3.1 Équilibres et forçages59
      • 3.2 Dynamique du moment cinétique64
      • 3.3 Vorticité et vorticité potentielle66
      • 3.4 Modes propres d'oscillation70
      • 3.5 Approximation hydrostatique76
      • 3.6 Trois modèles d'écoulement
        80
      • 4 Écoulements quasi-hydrostatiques 85
      • 4.1 Introduction86
      • 4.2 Modèle de Saint-Venant87
      • 4.3 Modèle à deux couches97
      • 4.4 Décomposition en modes verticaux100
      • 4.5 Ondes équatoriales
        107
      • 5 Écoulements quasi-géostrophiques 115
      • 5.1 Modèle de Saint-Venant quasi-géostrophique116
      • 5.2 Ondes de Rossby118
      • 5.3 Modèle quasi-géostrophique tri-dimensionnel122
      • 5.4 Instabilité barocline
        127
      • 6 Couches limites turbulentes 139
      • 6.1 Équations de couche limite140
      • 6.2 Modèle d'Ekman146
      • 6.3 Couche limite de surface149
      • 6.4 Couche d'Ekman océanique151
      • 6.5 Circulations induites: pompage d'Ekman153
      • 6.6 Couches limites convectives
        156
      • 7 Convention profonde 165
      • 7.1 Thermodynamique simplifiée de l'air nuageux166
      • 7.2 Modes d'organisation de la convection nuageuse169
      • 7.3 Effets à grande échelle171
      • 7.4 Convection profonde océanique
        176
      • 8 Circulation générale de l'atmosphère 183
      • 8.1 Quelques remarques simples184
      • 8.2 Bilan de chaleur186
      • 8.3 Bilan de moment cinétique189
      • 8.4 Cycle énergétique de Lorenz
        195
      • 9 Circulation générale de l'océan 203
      • 9.1 Équation de Sverdrup204
      • 9.2 Structure thermique globale de l'océan205
      • 9.3 Circulation thermohaline207
      • 9.4 Gyres océaniques212
      • 9.5 Courants équatoriaux
        218
      • 10 Interactions Océan-Atmosphère 227
      • 10.1 Un modèle conceptuel de l'interaction228
      • 10.2 El Niño et l'oscillation australe234
      • 10.3 Variabilité de la circulation thermohaline
        242
      • 11 Exercices 247
      • 11.1 La température potentielle247
      • 11.2 Brise de mer248
      • 11.3 Conservation de la vorticité potentielle250
      • 11.4 Écoulements circulaires251
      • 11.5 Variations de la durée du jour256
      • 11.6 Invariants de l'approximation quasi-hydrostatique258
      • 11.7 Modes propres d'oscillation d'un canal261
      • 11.8 Effet de seiche264
      • 11.9 Propriétés des ondes de Rossby267
      • 11.10 Ondes de Rossby sur un terrain sinusoïdal270
      • 11.11 Modes propres d'un bassin272
      • 11.12 Propagation verticale des ondes de Rossby275
      • 11.13 Équation de Hoskins pour la vitesse verticale276
      • 11.14 Quelques propriétés des fronts thermiques280
      • 11.15 Équilibre diffusion/sédimentation286
      • 11.16 Vitesse de pompage d'Ekman288
      • 11.17 Ondes du talus continental289
      • 11.18 Instabilité Symétrique
        296
      • A Bibliographie
        303
      • B Sites Internet
        305
      • Index 307

  • Origine de la notice:
    • BPI
  • Disponible - 550.64 BOU

    Niveau 2 - Sciences