Internal gravity waves: parametric instability and deep ocean mixing

Autor: Chantal Staquet
Přispěvatelé: Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels [Grenoble] (LEGI), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)
Rok vydání: 2007
Předmět:
[PHYS.PHYS.PHYS-FLU-DYN]Physics [physics]/Physics [physics]/Fluid Dynamics [physics.flu-dyn]
010504 meteorology & atmospheric sciences
Strategy and Management
Stratification (water)
Mélange océanique
01 natural sciences
Instability
[SPI.MECA.MEFL]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Fluids mechanics [physics.class-ph]
010305 fluids & plasmas
Optics
0103 physical sciences
Internal gravity waves
Ocean mixing
Media Technology
Fluid mechanics
General Materials Science
[PHYS.MECA.MEFL]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Fluid mechanics [physics.class-ph]
14. Life underwater
Gravity wave
Boussinesq approximation (water waves)
Stably-stratified fluid
Fluide stratifié
0105 earth and related environmental sciences
Marketing
Gravitational wave
business.industry
Mechanics
Internal wave
Ocean dynamics
Ondes de gravité internes
business
Ocean mixing Mots-clés : Mécanique des fluides
Geology
Zdroj: Comptes Rendus Mécanique
Comptes Rendus Mécanique, Elsevier, 2007, 335 (9-10), pp.665-678. ⟨10.1016/j.crme.2007.08.009⟩
ISSN: 1631-0721
DOI: 10.1016/j.crme.2007.08.009
Popis: International audience; The Boussinesq approximation provides a convenient framework to describe the dynamics of stably-stratified fluids. A fundamental motion in these fluids consists of internal gravity waves, whatever the strength of the stratification. These waves may be unstable through parametric instability, which results in turbulence and mixing. After a brief review of the main properties of internal gravity waves, we show how the parametric instability of a monochromatic internal gravity wave organizes itself in space and time, using energetics arguments and a simple kinematic model. We provide an example, in the deep ocean, where such instability is likely to occur, as estimates of mixing from in situ measurements suggest. We eventually discuss the fundamental role of internal gravity wave mixing in the maintenance of the abyssal thermal stratification.; The Boussinesq approximation provides a convenient framework to describe the dynamics of stably-stratified fluids. A fundamental motion in these fluids consists of internal gravity waves, whatever the strength of the stratification. These waves may be unstable through parametric instability, which results in turbulence and mixing. After a brief review of the main properties of internal gravity waves, we show how the parametric instability of a monochromatic internal gravity wave organizes itself in space and time, using energetics arguments and a simple kinematic model. We provide an example, in the deep ocean, where such instability is likely to occur, as estimates of mixing from in situ measurements suggest. We eventually discuss the fundamental role of internal gravity wave mixing in the maintenance of the abyssal thermal stratification. Résumé Sur les ondes internes de gravité : de l'instabilité paramétrique au mélange abyssal dans l'océan. L'approximation de Boussinesq constitue un cadre bien adapté à l'étude des fluides stablement stratifiés. Des ondes de gravité internes s'y développent, quel que soit le niveau de stratification, qui peuvent être instables par instabilité paramétrique. Turbulence et mélange en résultent. Après un bref rappel sur les propriétés des ondes de gravité internes, nous montrons comment s'organisent les transferts d'énergie, dans l'espace et dans le temps, lorsqu'une onde interne est paramétriquement instable. Un modèle cinématique simple est employé pour cela. Puis nous illustrons ce processus et ses conséquences par un exemple océanique : l'instabilité paramétique se produit très certainement dans l'océan profond, comme le suggèrent les mesures in situ. Nous discutons finalement du rôle fondamen-tal des ondes de gravité internes dans l'entretien de la stratification abyssale, par le mélange qu'elles induisent.
Databáze: OpenAIRE