[Assimilation de données pour la simulation numérique d'écoulements géophysiques expérimentaux]
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.
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.
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Mot clés : Mécanique des fluides numérique, Assimilation de données, Expériences de laboratoire, Instabilité barocline
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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/
[1] Observation and laboratory modeling of meddy generation at Cape St Vincent, J. Phys. Oceans, Volume 32 (2002), pp. 3-25
[2] Advanced optimization of correlation imaging velocimetry algorithms, Experim. Fluids, Volume 29 (2000), p. S13-S22
[3] Wind driven spin-up in eddy-resolving ocean models formulated in isopycnic coordinates, J. Geophys. Res., Volume 91 (1986), pp. 7611-7621
[4] A singular evolutive extended Kalman filter for data assimilation in oceanography, J. Marine Sci., Volume 16 (3–4) (1998), pp. 323-340
[5] Assimilation of altimetric data in the mid-latitude oceans using the singular evolutive extended Kalman filter with an eddy-resolving, primitive equation model, J. Marine Sci., Volume 22 (1999), pp. 269-294
[6] Baroclinic instability under non-hydrostatic conditions, Part 4, J. Fluid Mech., Volume 45 (1971), pp. 659-671
Cité par Sources :
Commentaires - Politique
Diffusive Back and Forth Nudging algorithm for data assimilation
Didier Auroux; Jacques Blum; Maëlle Nodet
C. R. Math (2011)