Accélérations lagrangiennes dans la turbulence géostrophique

Une propriété distinctive des accélérations lagrangiennes dans la turbulence géostrophique est qu'elles sont gouvernées par les grandes et moyennes échelles de l'écoulement, tant dans le temps que dans l'espace, de sorte que la partie inertielle de la dynamique joue un rôle beaucoup plus important que dans la turbulence tridimensionnelle où les effets visqueux sont plus forts. Dans le cas de la turbulence géostrophique sur un plan β, trois termes contribuent aux accélérations lagrangiennes : le gradient de pression âgostrophique qui est souvent le terme le plus grand, une accélération méridienne due à l'effet β, et une accélération due aux mouvements âgostrophiques divergents horizontalement. Les caractéristiques spectrales et les motifs dans l'espace physique de ces accélérations sont étudiées dans cet article. En particulier, le champ total des accélérations a une pente de spectre inertiel qui est identique à celle du champ de vitesse géostrophique. Le tenseur de gradient des accélérations est montré pour gouverner la topologie du mélange géostrophique quasi et des propriétés de transport. Ses valeurs propres positives localisent précisément la position des extrema des gradients de vorticité potentielle. La distribution tridimensionnelle des gradients de traceurs est telle que la distribution verticale est entièrement contrainte par celle horizontale, tandis que l'inverse n'est pas vrai. Nous explicitons analytiquement leur dépendance vis-à-vis du gradient des accélérations tridimensionnelles.