Écoulements géophysiques et turbulence

Unités de Recherche impliquées : UML-Lille, LOG-Wimereux

Le travail dans ce sous-thème se concentre sur les couplages, les forçages et les interactions entre les écoulements turbulents et les processus biogéochimiques dans l'océan.

Une première partie du travail est consacrée à la modélisation individuelle de la dispersion du zooplancton dans les écoulements turbulents. En particulier, nous nous concentrons sur les stratégies de natation des copépodes par une étude qui combine à la fois des approches expérimentales et numériques (sujet de la thèse de doctorat de H. ARDESHIRI, soutenue fin 2016). Cette étude a permis de montrer comment le comportement de natation par sautes des copépodes peut créer une concentration préférentielle d’organismes dans un écoulement et, en conséquence, augmenter potentiellement les taux de contact chez les individus de la même espèce. Sous certaines conditions, ce modèle peut être étendu du niveau discret Eulérien-Lagrangien à un modèle de population continu en utilisant une description eulérienne. La description eulérienne permettrait d'explorer la dispersion des copépodes sur des échelles spatiales plus étendues, ce qui est intéressant dans le contexte de l'océan. C'est une piste de recherche que nous avons l'intention d’explorer dans le futur.

Un deuxième projet d’investigation est consacré à une meilleure compréhension des propriétés statistiques des mesures de terrain en mer sur des quantités telles que l'intensité turbulente ou le niveau de température ou des indicateurs de fluorescence. En particulier, grâce à une combinaison de simulations numériques et d’analyses des données expérimentales, nous visons à élucider les relations entre les mesures effectuées en un point fixe par rapport aux mesures dans un repère lagrangien ou aux mesures effectuées dans un chemin de « transect » réalisé par des navires de recherche. Dans le cadre d’un projet de collaboration internationale avec la Chine (LATUMAR CNRS-NSFC), nous avons mis en place un projet de cotutelle de thèse, qui a fait suite à une soumission d’une demande d’allocation Région 2017 sur le thème « réactions chimiques en milieu turbulent : étude numérique et comparaison avec des données marines in situ ». Cette demande a récemment été approuvée. La thèse qui démarrera en octobre 2017 sera co-encadrée par Prof. Lipo WANG (Université de Shanghai Jiao TONG, Chine), F.G. SCHMITT (LOG) et E. CALZAVARINI (UML).

Enfin, nous prévoyons d'étendre ces recherches à l'étude de la relation entre la dynamique biologique du phytoplancton et le transport turbulent. Nous nous proposons d’élucider les interactions complexes entre les hétérogénéités environnementales (dues aux limitations des ressources) et l'advection fluide, qui contrôle les blooms phytoplanctoniques en milieux aquatiques remués. Dans ce cadre, nous avons récemment soumis une proposition ANR JCJC (BLOOMINGFLUIDS, coordinateur Stefano BERTI, UML), en cours d'évaluation (phase 2), ainsi qu’une proposition CNRS d'école thématique pour 2018. Cette proposition a reçu un avis positif dans la première phase d'évaluation. L’objectif de cette école sera de réunir pendant 5 jours en juin 2018 des chercheurs internationaux et des doctorants autour de la thématique du transport « actif » dans l’océan. Nous nous focaliserons plus particulièrement sur la dynamique de processus biologiques et chimiques dans l’océan turbulent et principalement aux petites échelles.