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Formation d'ondes topographiques par transfert de masse et diffusion dans un écoulement turbulent : analyse d'exemples naturels terrestres et planétaires et modélisations
Les interactions entre les écoulements fluides et les substrats solides soumis à des transferts de masse (glace en sublimation ou condensation et roches en dissolution ou précipitation) façonnent des formes qui parfois s organisent spatialement. Parmi ces formes que nous nommons bedforms solides , e...
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| Format : | Thesis |
| Language : | français |
| Title statement : | Formation d'ondes topographiques par transfert de masse et diffusion dans un écoulement turbulent : analyse d'exemples naturels terrestres et planétaires et modélisations / Maï Bordiec; sous la direction de Olivier Bourgeois |
| Published : |
2020 |
| Online Access : |
Via Nantes Université network
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| Online Access note : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Sciences de la Terre et des planètes : Nantes : 2020 |
| Subjects : |
| Summary : | Les interactions entre les écoulements fluides et les substrats solides soumis à des transferts de masse (glace en sublimation ou condensation et roches en dissolution ou précipitation) façonnent des formes qui parfois s organisent spatialement. Parmi ces formes que nous nommons bedforms solides , existe une catégorie spécifique, les ondulations linéaires transverses , auxquelles ce travail est consacré. L analyse d exemples naturels terrestres et planétaires, autorise la caractérisation morphologique de ces ondulations linéaires transverses et permet de contraindre les conditions environnementales des milieux dans lesquels elles apparaissent. Leur formation, qui résulte d une rétroaction positive entre l écoulement et la topographie, est modélisée. L étude de cette instabilité passe par l analyse de stabilité linéaire du modèle et met en évidence un mode préférentiel de croissance des ondulations. Les relations entre les caractéristiques géométriques et cinématiques (longueur d onde, vitesse de migration des crêtes et temps de formation) des ondulations et les caractéristiques de l environnement (viscosité du fluide, vitesse, taux d ablation) sont développées sous la forme de trois lois d échelle. Ces lois, sur lesquelles les données des exemples naturels étudiés se superposent, font de ces ondulations des marqueurs géomorphologiques adaptés à des prédictions diverses, autant en glaciologie, en géomorphologie, en karstologie, qu'en planétologie. Interactions between fluid flows and solid substrates exposed to mass transfers (sublimation or condensation for ice and dissolution or precipitation for rocks) can lead to the shaping of spatially organized topographic patterns. We call them solid bedforms . This thesis focuses on a specific class of solid bedforms: transverse linear waves . Morphological characterization and constraints on the environmental conditions in which these transverse linear waves develop are obtained from the analysis of terrestrial and planetary examples. Their formation, which results from a positive feedback between the flow and the topography, is modeled. To study this instability, a linear stability analysis is performed and highlights a preferential mode for their growth. Three scaling laws are derived from this analysis and relate the geometrical and kinematic characteristics (wavelength, migration velocity, time of formation) of the waves to the environmental conditions (viscosity, speed flow, ablation rate). The laws are in good agreement with the observational data: these waves are thus convenient geomorphic markers for various predictions, in glaciology, geomorphology, karstology and planetology. |
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| Variantes de titre : | Formation of topographic waves by mass transfers and diffusion in turbulent flowing fluids |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de Planétologie et Géosciences (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Michael Le Bars (Président du jury) ; Chantal Staquet, Susan J. Conway (Membre(s) du jury) ; Alice Le Gall, François Gallaire (Rapporteur(s)) |
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