Les tourbillons océaniques de subsurface sont des structures dynamiques qui peuplent l'océan global. Ils sont souvent générés à partir de courants d'échanges entre les bassins d'évaporation semi-fermés (comme la Mer Méditerranée, la Mer Rouge et le Golfe Persique) et l'océan ouvert ou pendant des processus de convection profonde. Ces tourbillons peuvent maintenir une géométrie cohérente sur des échelles de temps pluriannuelles et sont capables, du fait de leur migration, de transporter des quantités significatives de chaleur, sel et nutriments. Les tourbillons de subsurface contribuent donc à la redistribution tridimensionnelle des traceurs océaniques à échelle globale, d'où l'intérêt de connaître leurs positions et déplacements.En général, les tourbillons sont capables de modifier localement la surface de la mer, en générant des anomalies qui permettent leur suivi à travers des observations satellitaires. Notre étude se base sur l'utilisation de modèles analytiques et numériques pour caractériser les signatures induites à la surface par les tourbillons de subsurface; en particulier les anomalies de l'élévation (SSH), de température (SST) et de salinité (SSS) de la surface océanique.D'abord, nous avons étudié les signatures de surface (en SSH) dans un cadre idéalisé. Leurs propriétés ont été mises en relation avec la structure tridimensionnelle des tourbillons, nous permettant de déterminer que seulement les tourbillons de subsurface de meso-échelle océanique sont détectables via les observations altimétriques actuelles. En outre, en utilisant un modèle réaliste, nous avons étudié les signatures de surface des tourbillons d'eau méditerranéenne (MEDDIES) en termes de SSH, SST et SSS. L'étude a mis en évidence des différences entre les signatures en SSH et les signatures thermohalines: les premières montrent des intensités et des structures horizontales toujours liées aux changements structurels des Meddies, alors que les deuxièmes sont plutôt pilotées par la dynamique locale de surface.Enfin, nos résultats montrent que le suivi automatique des tourbillons de subsurface est plutôt envisageable à partir des techniques altimétriques, en valorisant aussi l'apport des futures missions satellitaires à haute résolution, comme SWOT. / Subsurface-intensified vortices are ubiquitous in the world ocean. They are often generated by water mass exchanges between semi-closed evaporation basins (e.g.: Mediterranean Sea, Red Sea, Persian Gulf) and the open ocean or during deep convection processes. These vortices can maintain a coherent geometry during inter-annual timescales and, due to their migration, they are able to carry large amounts of heat, salt and nutrients. Hence, the class of subsurface-intensified vortices participates to the redistribution of oceanic tracers along the three dimensions and at global scale, justifying the interest in determining their positions and mean pathways in the ocean. In general, vortices are able to locally modify the ocean surface generating anomalies that allow one to track them via satellite sensors. Our study, based on the use of analytical and numerical models, deals with the characterization of the sea-surface anomalies generated by subsurface-intensified vortices in terms of Sea-Surface Height (the elevation of the oceanic free-surface, SSH), Sea-Surface Temperature (SST) and Sea-Surface Salinity (SSS).In a first analysis, we have studied the SSH anomalies generated by subsurface vortices in an idealized context. Their properties have been related to the three-dimensional structure of the vortex, allowing us to state that only subsurface mesoscale vortices can be detected by the presentday altimetric observations. Furthermore, using a realistic model, we have studied the sea-surface expression of Mediterranean Water Eddies (MEDDIES) in SSH, SST and SSS. The study has evidenced the main differences between the Meddies-induced SSH anomalies and their thermohaline surface anomalies (i.e., SST and SSS): the first exhibit horizontal structures and intensities that can always be related to the Meddy structural changes at depth, while the second are mostly driven by the local surface dynamics.These studies show that the automatic tracking of subsurface-intensified vortices is mostly possible in an altimetric perspective, further confirming the importance of future high-resolution altimetric satellite missions, like SWOT.

Ce travail porte sur des équations aux dérivées partielles issues de la physique mathématique, plus particulièrement sur celles régissant la supraconductivité. Ainsi, la majorité du travail concerne le modèle de Ginzburg-Landau, qui est un modèle macroscopique de supraconducteurs de type-II. Ce travail est divisé en deux parties principales: La première partie se focalise sur l'analyse des vortex du modèle de Ginzburg-Landau en deux dimensions pour les supraconducteurs de type-II, modèle conduisant à une estimation de la variation du nombre de vortex et à l'optimalité du réseau d'Abrikosov parmi les réseaux de Bravais. Nous avons également étudié certains modèles de stuctures des matériaux comme ceux de Lennard-Jones et de Thomas-Fermi. La seconde partie est consacrée à la fonctionnelle de Ginzburg-Landau en dimension $n$. Deux résultats principaux sont obtenus. L'un porte sur l'énergie renormalisée pour les minimiseurs de la fonctionnelle de Ginzburg-Landau. L'autre concerne les limites des solutions de l'équation de Ginzburg-Landau. Ces deux résultats sont fortement reliés aux applications $n$-harmoniques / Our work focus on the elliptic partial differential Equations arising from the mathematical physics, especially from the superconductivity. Therefore most of our work is on the Ginzburg-Landau model, which is a macroscopic model for the type-II superconductors. The work is divided into two big parts : this first part is on the vortices analysis of the Ginzburg-Landau model of Type-II superconductors in 2 dimensions, including the variations of the number of vortices and optimality of Abrikosov lattices among Bravais Lattices. We also have done some work related to the material structure, for example, the Lennard-Jones model and the Thomas-Fermi model. This second part is on the Ginzburg-Landau functional in $n$-dimensional case. Two main results are contained in this part: One is on the renormalized energy for minimizer of $n$-dimensional Ginzburg-Landau functional; The other one is on the limits of solutions to Ginzburg-Landau equations in $n$ dimension. Both of these two results are closely related to the p-harmonic maps

Ce travail de thèse s'appuie essentiellement sur des données de flotteurs de subsurface complémentées par des simulations numériques pour revisiter les schémas de circulation en Méditerranée occidentale. Les principaux résultats de ce travail concernent les circulations des eaux intermédiaires et profondes et proposent de s'écarter d'une vision classique de ventilation par les courants de bord, en montrant l'effet important de phénomènes intermittents et de structures tourbillonnaires cohérentes induisant des flux significatifs à travers le bassin. Il est mis en évidence que près de la moitié (40\%) des eaux profondes nouvellement formées dans le Golfe du Lion se répandent en phase post-convective dans tout le bassin occidental, advectées dans le c(\oe)ur de tourbillons de submésoéchelle (dont le rayon est typiquement de 5km) cohérents (la durée de vie de certains pouvant excéder 1 an et demi). Ce sont des tourbillons de subsurface néanmoins caractérisés par une grande extension verticale O(1-2km) centrée vers 1000 m de profondeur. Les trajectoires et compositions de ces tourbillons sont contraintes par les grands traits de circulation générale mais aussi par des écoulements de mésoéchelle (ondes de Rossby topographiques, autres tourbillons, jets). Dans le bassin algérien, une circulation cyclonique gyrale fortement barotrope, est révélée par les observations et corroborée par la simulation numérique de la maquette MERCATOR. L'analyse et intercomparaison des observations et du modèle numérique montrent que ce gyre à l'échelle du bassin est contraint par la topographie et la circulation générale de la Méditerranée occidentale. Ce gyre, en se décollant du talus, impose la formation de tourbillons " sardes " au coin sud-ouest de la Sardaigne. Ces tourbillons sont anticycloniques, fortement barotropes et caractérisés par un rayon d'environ 30 km et une durée de vie de plus de 5 mois. Les tourbillons " sardes " s'ajoutent aux tourbillons " algériens " essentiellement baroclines et limités à la couche de surface et qui sont issus de la déstabilisation du courant côtier algérien, pour faire de ce bassin une zone de très forte activité à mésoéchelle. Lors de leur processus de formation, les tourbillons " sardes " peuvent piéger en leurs centres, des LIW et TDW en provenance de la mer Tyrrhénienne et contraintes à circuler entre le gyre et le talus. Environ la moitié des eaux en provenance de la mer Tyrrhénienne par le chenal de Sardaigne-Tunisie sont advectées ainsi vers l'intérieur du bassin. L'autre moitié participe à la circulation générale de bord cyclonique.

Cette thèse, qui s'inscrit dans le contexte du projet ANR DIB, vise à la simulation par méthode hybride (DDES) de l'écoulement turbulent autour d'une plaque épaisse (Re = 80000), à une confrontation détaillée du mouvement instationnaire prédit avec une base de données expérimentale, et à l'étude des mécanismes à l'origine des fluctuations de pression à la paroi. L'écoulement présente successivement un fort décollement associé à l^acher tourbillonnaire en forte interaction avec la paroi, un recollement moyen puis un lent rétablissement vers une couche limite développée. L'attention est portée sur la région en aval du recollement. Les caractéristiques moyennes et instationnaires de l'écoulement sont étudiées au moyen d'outils statistiques classiques, ainsi que d'analyses de type moyenne conditionnelle, POD, LSE et Extended POD, dans leur version multi-temps. Un bon accord calcul/expérience est obtenu, et l'évolution des structures de grande échelle en aval du recollement est bien reproduite par la simulation. L'analyse est ensuite prolongée, notamment en ce qui concerne la tridimensionnalité de l'écoulement, ainsi que l'étude des différentes contributions à la pression pariétale fluctuante (termes source linéaire et non linéaire). Les analyses de type LSE basées sur la pression mettent en évidence des structures de type rouleaux portant une faible énergie, alors qu'on obtient des structures de type \hairpin" quand celles-ci sont basées sur la vitesse. Un résultat important de l'étude des termes contribuant à la pression est la dominance du terme non-linéaire, qui explique la faible énergie portée par les structures estimées à partir de la pression par des outils linéaires.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 93 réf.

Thèse de doctorat : Mathématiques : Paris 12 : 2004. / Version électronique uniquement consultable au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Titre provenant de l'écran-titre. Pagination : 169 p. Bibliogr. p. 167-169.

Reproduction de : Thèse doctorat : Mécanique des fluides et biomécanique : Reims : 2008. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. f.171-176.

Les fluides stratifiés présentent deux types principaux de mouvement : les ondes de gravité internes et des mouvements tourbillonnaires quasi-bidimensionnels (ou modes de vorticité potentielle). Les ondes évoluent sur une échelle de temps rapide TN = 1/N, où N est la fréquence de Brunt-Väisälä, une fréquence naturelle déterminée par la force de la stratification, tandis que les mouvements tourbillonnaires sont régis par une échelle lente TA = L=U, où U et L sont des échelles horizontales de vitesse et longueur caractéristiques des structures tourbillonnaires. La différence entre ces deux modes peut être illustrée par la décroissance d'une zone turbulente en présence d'une stratification de fond stable : pendant l'éffondrement de la turbulence initiale, l'énergie est soit rayonnée sous la forme d'ondes internes qui se propagent loin de la région turbulente initiale, soit transmise aux mouvements d'advection quasi-horizontaux qui s'organisent comme patches de vorticité potentielle. Cette thèse aborde d'un point de vue expérimental et théorique le problème de l'interaction des ondes de gravité internes et tourbillons pancake dans un fluide fortement stratifié ainsi que l'étude des mécanismes diffusifs des tourbillons pancake.

Th.--Méc. des fluides--Toulouse--I.N.P., 1982. N°: 65.

Th. doct.-ing.--Méc.--Toulouse--I.N.P., 1981. N°: 137.