Comptes Rendus
Using data assimilation in numerical simulations of experimental geophysical flows
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 12, pp. 843-848.

Data assimilation is used to couple numerical simulations and laboratory experiments of unsteady fluid flows in a stratified, rotating fluid. The experiments are performed on the large Coriolis turntable (Grenoble) and the simulations are performed with a multi-layer shallow water model. Sequential assimilation of high-resolution CIV (Correlation Image Velocimetry) measurements drives the numerical model close to the experimental flow and provides an estimation of all the flow variables at each time and each point. It is then possible (i) to analyse the flow dynamics in details, (ii) to determine the model errors starting from a realistic initial condition and (iii) to test the assimilation scheme when a reduced set of data is assimilated. To illustrate this, some results on the baroclinic instability of a two-layer vortex are presented.

L'assimilation de données est utilisée pour coupler simulation numérique et mesure expérimentale d'écoulements stratifiés transitoires en milieu tournant. Les expériences sont réalisées sur la grande Plaque Coriolis (Grenoble) et les simulations sont effectuées à l'aide d'un modèle shallow water multi-couches. L'assimilation séquentielle des mesures CIV (Vélocimétrie par Corrélation d'Images de particules) haute résolution permet de contraindre le modèle numérique par l'écoulement expérimental et fournit une estimation de toutes les variables, en chaque point et à chaque instant. Il est alors possible (i) d'analyser en détail la dynamique de l'écoulement, (ii) de déterminer les erreurs modèle à partir d'une condition initiale réaliste et (iii) de tester le schéma d'assimilation lorsqu'un ensemble réduit de données est assimilé. L'exemple de l'instabilité barocline d'un tourbillon bi-couche est présenté.

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DOI: 10.1016/j.crme.2003.10.003
Keywords: Computational fluid mechanics, Data assimilation, Laboratory experiments, Baroclinic instability
Mot clés : Mécanique des fluides numérique, Assimilation de données, Expériences de laboratoire, Instabilité barocline

Martin Galmiche 1; Joël Sommeria 1; Emmanuelle Thivolle-Cazat 1; Jacques Verron 1

1 Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels, BP 53, 38041 Grenoble cedex 9, France
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Martin Galmiche; Joël Sommeria; Emmanuelle Thivolle-Cazat; Jacques Verron. Using data assimilation in numerical simulations of experimental geophysical flows. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 12, pp. 843-848. doi : 10.1016/j.crme.2003.10.003. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2003.10.003/

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