Etude expérimentale des propriétés d’un écoulement catabatique sur forte pente.

Titre : Etude expérimentale des propriétés d’un écoulement catabatique sur forte pente.

Laboratoire de rattachement  : LTHE

Encadrant : Jean Emmanuel Sicart
Co-Encadrants  : Jean Martial Cohard et Christophe Brun
Contacts : jean-emmanuel.sicart ird.fr, jean-martial.cohard ujf-grenoble.fr,
christophe.brun legi.grenoble-inp.fr.

Mots clés : couche limite atmosphérique, turbulence, vent catabatique.

Lieu de stage  : Laboratoire d’étude des Transferts en Hydrologie et Environnement (LTHE)

Cadre : ce stage s’inscrit dans le cadre des programmes ‘kacosonic’ (financement LTHE) et ‘Eletta’ (LABEX OSUG 2020) menés en collaboration entre le LTHE et le LEGI sur la compréhension et la modélisation des écoulements atmosphériques stratifiés en relief complexe de montagne.

Sujet :
La compréhension et la modélisation des écoulements atmosphériques sur relief complexe constituent des problématiques majeures pour l’amélioration des prévisions météorologiques à courts et moyens termes. La dynamique de ces écoulements est souvent à l’origine de pics de pollution dans les vallées urbanisées, en particulier en situation atmosphérique stable. Les bilans de masse des glaciers et des couverts neigeux de montagne sont aussi influencés par ces écoulements turbulents.
L’objectif du stage est de caractériser les écoulements catabatiques sur forte pente. Ce type d’écoulement comporte des couches interne et externe, séparées par un maximum de vitesse de vent, causant des profiles turbulents spécifiques. Si cette configuration tend à isoler la couche de surface de la couche externe, des interactions intermittentes, mal connues, entre ces couches peuvent influencer les flux turbulents de chaleur sensible et latente au sol.
Une campagne de mesure, à laquelle l’étudiant pourra participer, sera conduite en fin d’année sur une pente du Grand Colon dans le massif de Belledonne. Un mât comprenant 8 niveaux d’anémomètres soniques sera installé près de la baraque du Colon (1800m) sur une pente de 35° pour décrire les profils turbulents jusqu’à 8 m. Le dispositif sera complété par des mesures de profils de vent et de température dans les couches supérieures (au dessus de 10 m) par SODAR et ballon sonde à partir de la clairière de Ferpeyret (1165m).
Ce travail visera à analyser les mesures soniques des variables turbulentes (flux et énergie cinétique) à différentes hauteurs pour caractériser les écoulements catabatiques et évaluer les schémas de paramétrisation basés sur la théorie des similitudes. Cette analyse pourra s’appuyer sur des simulations numériques ‘Large Eddy Simulation’ réalisées dans le cadre de la thèse de S. Blein au LEGI.

Des compétences en micro-météorologie, dynamique des fluides géophysiques et analyse des données sont requises, ainsi que des connaissances en programmation.