Modélisation de la dynamique atmosphérique de Jupiter

Overview & Synopsis

Jupiter possède une atmosphère extrêmement dynamique caractérisée par des courants-jets alternés, une activité convective intense et un jet équatorial en super-rotation : autant de phénomènes dont les mécanismes de formation restent mal connus. Dans cette thèse nous cherchons à mieux cerner ces mécanismes grâce à la modélisation numérique de la couche météorologique de Jupiter. Pour cela nous utilisons le modèle global de climat DYNAMICO-giant qui a permis pour la première fois de simuler l'écoulement atmosphérique à haute résolution spatiale tout en le forçant avec un transfert radiatif réaliste. Afin d'enrichir la représentation des forçages de l'écoulement dans notre modèle, nous avons adapté le "modèle du thermique", une paramétrisation terrestre de la convection humide, au cas de Jupiter. Nos simulations reproduisent alors spontanément des caractéristiques essentielles de l'atmosphère de Jupiter y compris des jets alternés, un écoulement zonostrophique et une cascade inverse d'énergie traduisant le forçage des jets par la turbulence de moyenne échelle. En revanche, la simulation d'un jet équatorial en super-rotation n'est pas systématique et semble nécessiter la présence d'une activité convective suffisamment humide. Les résultats optimaux sont obtenus pour une abondance atmosphérique en eau de Jupiter proche de celle mesurée récemment par la mission Juno.