Atmosphere and ocean : physics and dynamics

Enseignants

Fichefet Thierry; Massonnet François;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Préalables

Formation de base en mécanique des fluides et en thermodynamique.

Thèmes abordés

Unité d'enseignement d'intérêt général et de préparation à la recherche pour les étudiant.e.s intéressé.e.s par le climatologie physique. Les thématiques suivantes sont traitées : caractéristiques générales de l'atmosphère ; transfert du rayonnement dans l'atmosphère, effet de serre atmosphérique et bilan énergétique global du système Terre ; structures verticale et méridienne de l'atmosphère ; thermodynamique de l'air sec, de l'air humide et de l'air saturé ; stabilité/instabilité verticale de l'atmosphère, convection et autres processus de condensation de la vapeur d'eau atmosphérique ; équations générales de la dynamique des fluides géophysiques ; circulation à grande échelle de l'atmosphère ; caractéristiques générales de l'océan et propriétés physique de l'eau de mer ; circulation à grande échelle de l'océan.

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.   décrire les principales caractéristiques de l'atmosphère et de l'océan ; 2.   décrire les flux et les équilibres énergétiques caractérisant l'atmosphère et les relier aux théories sous-jacentes des mouvements à grande échelle de l'atmosphère et de l'océan ; 3.   dériver les conditions de stabilité atmosphérique (atmosphère sèche et humide) ; 4.   développer des modèles physiques de la circulation à grande échelle de l'atmosphère et de l'océan ; 5.   utiliser et développer les théories physiques de l'atmosphère et de l'océan dans un environnement multidisciplinaire ; 6.   communiquer les éléments pertinents d'une théorie physique d'un processus atmosphérique ou océanique à un auditoire multidisciplinaire ; 7.   utiliser ces connaissances dans le cadre d'un projet intégrateur.

Contenu

1. Caractéristiques générales de l’atmosphère
2. Le transfert du rayonnement dans l’atmosphère et le bilan énergétique global du système Terre
3. La structure verticale de l’atmosphère
4. La convection et les autres processus de condensation
5. La structure méridienne de l’atmosphère
6. Les équations du mouvement des fluides
7. Les équilibres dynamiques
8. La circulation générale de l’atmosphère
9. L’océan mondial et sa circulation
10. La circulation océanique induite par le vent
11. La circulation océanique thermohaline

Ces matières sont d'un intérêt majeur pour la compréhension de la problématique du développement durable.

Méthodes d'enseignement

Exposés magistraux illustrés par des expériences réalisées sur une table tournante.
Deux projets intégrateurs à réaliser par groupe de 2 à 3 étudiant.e.s durant le quadrimestre.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Examen oral avec préparation écrite (65% de la note finale).
Rédaction d'un rapport d'une quinzaine de pages sur chacun des projets integrateurs et présentation orale du rapport portant sur le second projet durant la dernière semaine du quadrimestre (15% + 20% = 35% de la note finale). Cette partie de note servira pour chaque session et ne pourra pas être mise à jour.
En cas de force majeure, les modalités d'évaluation pourront être revues en cours de quadrimestre et seront communiquées aux étudiant(e)s.

Autres infos

Unité d'enseignement d'intérêt général et de préparation à la recherche pour les étudiants intéressés par la climatologie physique. Prérequis souhaités (mais non indispensables) : formation de base en thermodynamique et en physique des fluides.

Ressources
en ligne

Les diapositives projetées durant les cours théoriques sont disponibles sur MoodleUCLouvain.

Bibliographie

Gordon, A., W. Grace, P. Schwerdtfeger and R. Byron-Scott, 1998: Dynamic Meteorology: A basic course. Arnold, London, U.K., 325 pp.
Hartmann, D.L., 2016: Global Physical Climatology, Second Edition. Elsevier Science, 498 pp.
Houghton, J., 2002: The physics of atmospheres, Third Edition. Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 340 pp.
Mellor, G.L., 1996: Introduction to Physical Oceanography. AIP Press, Woodbury, New York, U.S.A., 260 pp.
Pedlosky, J., 1996: Ocean Circulation Theory. Springer-Verlag, Berlin, Germany, 453 pp.
Petty, G.W., 2008: A first Course in Atmospheric Thermodynamics. Sundog Publishing, Madison, Wisconsin, U.S.A.? 337 pp.
Pond, S., and G. Pickard, 1983: Introductory Dynamical Oceanography. Pergamon Press, Oxford, U.K., 329 pp.
Salby, M.L., 2012: Physics of the Atmosphere and Climate. Cambridge University Press, New York, U.S.A., 666 pp.
Steward, R.H., 2007: Introduction to Physical Oceanography. Available for free as a PDF on the web.
Wallace, J.M., and P.V. Hobbs, 2006 : Atmospheric Science : An introductory Survey. Elsevier Academic Press, Burlington, U.S.A., 483 pp.

Support de cours

• Marshall, J., and R.A. Plumb, 2008 : Atmosphere, Ocean, and Climate Dynamics : An Introductory Text. Elsevier Academic Press, Burlington, U.S.A., 319 pp.

Faculté ou entité
en charge

> PHYS