Oscillations et instabilités dans le système climatique

lphys2264  2021-2022  Louvain-la-Neuve

Oscillations et instabilités dans le système climatique
5 crédits
30.0 h
Q2

Cette unité d'enseignement bisannuelle est dispensée en 2021-2022
Enseignants
Langue
d'enseignement
Anglais
Préalables
Avoir suivi les cours LPHYS2114, LPHYS2162 et LPHYS2163 est un avantage
Thèmes abordés
Notions élémentaires de stabilité dynamique. Équations fondamentales de mécanique des fluides géophysiques (rappels), ondes linéaires dans eaux peu profondes, théorie linéaire des ondes instables (instabilités de Kelvin-Helmholtz, instabilités barotrope et barocline), oscillations et relaxations dans les océans et l’atmosphère à différentes échelles de temps, et leur contribution au spectre de variabilité, phéomènes critiques. 
Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

1 a.     Contribution de l'unité d'enseignement aux acquis d'apprentissage du programme (PHYS2M et PHYS2M1)
  • 1.1, 1.2, 1.5
  • 2.3, 2.5
  • 3.1, 3.2, 3.3
  • 4.2
  • 5.1, 5.2, 5.3, 5.4
  • 6.1, 6.2, 6.3, 6.5
  • 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6
  • 8.1
b.    Acquis d'apprentissage spécifiques à l'unité d'enseignement
Au terme de cette unité d'enseignement, l'étudiant·e sera capable de :
  1. expliquer le principe de l’analyse de stabilité linéaire
  2. dérivée le modèle de Sant-Venant et expliquer son intérêt pour comprendre les ondes atmosphériques et océaniques
  3. Appliquer le principe de l’analyse de stabilité linéaire pour dériver les théories relatives aux ondes atmosphériques et océaniques (ondes de gravité, ondes de Rossby, de Kelvin), et des instabilités
  4. Développer et appliquer un modėle d’oscillation climatique et/ou un modėle d’instabilité climatique
  5. Démontrer le lien entre ces théories et des phénomènes réels (marées, El-Niño, instabilité de Madden Julian, Oscillation centennale atlantique, désertification abrupte), et en discuter l’importance et les limites
  6. Analyser un phénomène spécifique impliquant des oscillations et/ou instabilités climatiques et communiquer cet analyse aux collègues
  7. Critiquer / poser des questions sur les aspects scientifiques d’une présentation portant sur les ondes et instabilités dans les océans et l’atmosphère.   
  8. Synthétiser les enjeuxs contemporains touchant aux oscillations et instabilités dans le systėme climatique
 
Contenu
1. Motivation
  • le spectre de variabilité climatique
  • concepts élémentaires de stabilité dynamique
2. Ondes linéaires
  • modèle de Saint-Venant quasi-hydrostatique
  • ondes de gravité et de Poincaré
  • modèle à deux couches et gravité effective
  • ondes équatoriales
  • ondes côtières (et marées)
  • ondes de Rossby
3. Instabilité hydrostatique (théorie linéaire)
  • principe général
  • instabilité de Kelvin-Helmoltz
  • instabilités barotropes et baroclines
4.. Oscillations et phénomėnes de relaxation
  • principe général
  • modėles conceptuels d’oscillations climatiques
5.. Phénomènes critiques
  • modėle conceputels d’instabilité climatiques
  • enjeux contemporains
6. Études de cas
Méthodes d'enseignement
Exposés magistraux pour les éléments fondamentaux (avec syllabus)
Applications présentées et préparées par les étudiants selon le principe de  la classe inversée.
Un portfolio de textes de références et mis à disposition par le professeur
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
Évaluation continue pendant les classes inversées .
Étude de cas (présentations orales et rapports).
Bibliographie
B. Cushman-Roisin et J. M. Beckers, Introduction to Geophysical Fluid Dynamics, Volume 101, Elsevier
H. Dijkstra, Nonlinear climate dynamics, Cambridge University Press
Faculté ou entité
en charge


Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme
Sigle
Crédits
Prérequis
Acquis
d'apprentissage
Master [120] en sciences géographiques, orientation climatologie

Master [120] en sciences physiques

Master [60] en sciences physiques