Modélisation petite échelle de l'atmosphère de Vénus : convection et onde de gravité

Mesoscale modeling of the atmposhere of Venus : convection and gravity wave

• Auteur / Autrice : Maxence Lefèvre
• Direction : Sébastien Lebonnois, Aymeric Spiga
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Planétologie
• Date : Soutenance le 26/09/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de météorologie dynamique (Palaiseau, Essonne ; 1968-....)
• Jury : Président / Présidente : Riwal Plougonven
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Caroline Muller, Colin Wilson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ann Carine Vandaele, Scot Rafkin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Turbulence atmosphérique

Ondes de relief

Convection (astrophysique)

Ondes de gravité

Atmosphère

Vénus (planète)

Mots clés libres

Vénus

Modélisation petite échelle

Convection

Onde de gravité

Ondes de montagne

Turbulence atmosphérique

Venus

Small-scale modeling

Convection

Gravity waves

Mountain waves

Atmospheric turbulence

Résumé

Les observations par les missions Venus Express et Akatsuki ont apporté une vision sans précédent de la turbulence de l’atmosphère de Vénus. L’extension verticale de la couche convective présente au coeur des nuages ainsi que sa variabilité avec la latitude et l’heure locale ont été étudiées, des ondes de gravité de petite échelle ont été observées au-dessus et en dessous de la convection. Les mesures par radio-occultation au sommet des nuages, vers 70 km d’altitude, ont rapporté une atmosphère stable, cependant des cellules ont été observées à ces altitudes aux basses latitudes à midi. Récemment, des ondes stationnaires de grande échelle en forme d’arc de cercle ont été observées au-dessus des plus grands reliefs dans les tropiques. Malgré toutes ces observations des questions demeurent. Pour répondre à ces questions nous avons décidé d’utiliser le modèle WRF pour pouvoir résoudre la turbulence de petite échelle. Le transfert radiatif du modèle de circulation générale (GCM) de Vénus du LMD a été couplé à ce modèle pour être le plus réaliste possible. Avec les simulations aux grands tourbillons, l’activité convective dans l’atmosphère de Vénus a pu être étudiée. Avec le mode mesoscale, les ondes de montagnes ont été étudiées et les plus grands reliefs des tropiques engendrent des ondes de montagnes de grande échelle similaires en amplitude et en extension latitudinale avec les observations.

The observations made by the mission Venus Express and Akatsuki gave unprecedented insight of the turbulence of the atmosphere of Venus. The vertical extension of the cloud convective layer as well as the variability with latitude and local time has been studied, small-scale gravity waves have been observed both above and below this convection layer. Despite a stable atmosphere, cellular features have been observed at the top of the cloud at low latitude at noon. Recently large stationnary bow-shape waves have been measured above the main topographic features at low latitude. Despite these observations, some questions remain. In order to address these questions we used the WRF dynamical core to be able to resolve smallscale turbulence. With Large-Eddy Simulations (LES), simulations were performed to resolve the convective activity of the could layer and the induced gravity waves. With the mesoscale mode, high-resolution topography produces stationary bow-shape waves with amplitude and latitudinal extension consistent with observations.