RESUME / ABSTRACT
Le noyau dynamique du modèle MC2 (Mesoscale Compressible Community), dans
sa formulation généralisée pour des fluides géophysiques (Girard et al.
2004), est évalué pour la modélisation océanique. Le noyau combine un
traitement semi-implicite des ondes de gravité et un schéma d'advection
semi-Lagrangien contraint pour conserver le mouvement et les traceurs.
Cette combinaison offre une solution non hydrostatique relativement
efficace des équations du mouvement. Avec l'ajout de la surface libre et
d'une équation d'état pour l'océan, la méthode est étendue pour devenir un
modèle unifié pour des simulations atmosphériques et océaniques. La
méthode est d'abord validée avec une expérience classique d'ajustement
gravitationnel définit comme le " lock-exchange ". Dans cette expérience,
deux fluides de densité différente initialement côte à côte sont relâchés
vers une solution stratifiée au repos. À basse résolution, on mesure
généralement la performance d'un modèle en fonction de la stabilité et de
la vélocité des deux fronts qui se propagent suite au relâchement. La
simulation de l'ajustement gravitationnel montre que la méthode
semi-Lagrangienne contrainte appliquée au quatrième ordre se compare en
précision à d'autres méthodes largement utilisées en modélisation
océanique; elle est conservative, non dispersive et non dissipative. Des
analyses numériques ont permis une compréhension plus précise du problème
d'ajustement gravitationnel de densité. En accord avec des expériences en
laboratoire publiées, des limitations du modèle théorique conceptuel ont
été mises en évidence par une simulation permettant les tourbillons. Dans
cette simulation avec des instabilités dynamiques de type
Kelvin-Helmholtz, le transfert de masse modélisé compte pour seulement 70%
de la valeur prédite. D'un autre côté, la vélocité du front atteint 94% de
la valeur prédite. On en conclut qu'une partie importante de l'énergie
cinétique agit dans un mode supérieur à celui représenté par le modèle
conceptuel théorique. Ce mode amène un ralentissement du transfert de
masse par de la re-circulation associée à des vélocités pouvant atteindre
près du double de la vélocité du front. Ceci résulte en une déformation du
front qui remet en question une partie de l'accord entre l'interprétation
conceptuelle et les valeurs expérimentales observées pour la vélocité du
front. Globalement, ces expériences préliminaires sont concluantes à
l'effet de poursuivre vers des applications plus réalistes dans les
océans.
Référence:
Girard C., Benoit R., and Desgagné M. (2004) Finescale Topography and the
MC2 Dynamics Kernel. Accepté dans Monthly Weather Review