Génération stimulée : extraction d'énergie du flux équilibré par des vagues proches de l'inertie

Nous étudions la génération stimulée – le transfert d'énergie des flux équilibrés vers des vagues internes existantes – en utilisant un modèle asymptotique qui couple le flux quasi-géostrophique barotrope et les vagues proches de l'inertie avec une structure verticale e^imz, où m est le nombre d'onde vertical et z est la coordonnée verticale. Une description détaillée des lois de conservation de ce modèle de vague en plan vertical éclaire le mécanisme de génération stimulée associé à la vorticité verticale et à la déformation latérale. Il existe deux sources d'énergie potentielle des vagues, et des puits correspondants d'énergie cinétique équilibrée : la convergence réfractive de la densité de l'action des vagues dans les anticyclones (et divergence des cyclones) ; et l'amplification des gradients du champ de vagues par le cisaillement géostrophique. Nous quantifions ces transferts d'énergie et décrivons la phénoménologie de la génération stimulée en utilisant des solutions numériques d'une oscillation inertielle uniforme initiale interagissant avec une turbulence bidimensionnelle librement évolutive mature. Dans toutes les solutions, la génération stimulée coexiste avec un transfert d'énergie cinétique équilibrée vers de grandes échelles via la fusion de tourbillons. De plus, le cisaillement géostrophique représente la majeure partie de la génération d'énergie potentielle des vagues, représentant un puits de 10 % à 20 % de l'énergie cinétique équilibrée initiale. Cependant, la réfraction est fondamentale car elle crée les gradient latéraux à l'échelle d'eddy dans le champ proche de l'inertie, qui sont ensuite amplifiés par l'advection. Dans ces solutions quasi-inviscid, la dispersion des vagues est le seul mécanisme qui perturbe la génération stimulée : avec un flux équilibré barotrope, le cisaillement latéral augmente la vitesse de groupe des vagues, de sorte que les vagues s'accélèrent et s'échappent rapidement des régions de cisaillement. Cette échappée des vagues empêche l'énergie des vagues de se déverser vers des échelles dissipatives.