Les structures lenticulaires mésoéchelles océaniques jouent un rôle important dans la redistribution de la chaleur, du sel et de la quantité de mouvement dans les océans. Ils contribuent ainsi à l'équilibre climatique de la Terre. Ces tourbillons sont régis par les équilibres géostrophiques et hydrostatiques dus aux gradients de pression, aux forces de Coriolis et de flottabilité d'où ils tirent leur forme et leur rapport d'aspect [1,2]. Cet équilibre conduit à des mouvements quasi-2D dans lesquels l'énergie ne peut nourrir les plus petites échelles à cause de la conservation de la vorticité potentielle. Comprendre la manière dont l'énergie s'échappe de cette turbulence mésoscopique pour nourrir les plus petites échelles océaniques où se produit la dissipation, est le sujet d'une intense recherche. Parmi les différentes voies de dissipation, l'émission d'ondes de gravité internes a été évoquée comme vecteur possible de la redistribution de l'énergie [3]. D'autre part, les événements d'appariement de vortex sont observés dans les océans [4] où ils participent à la dynamique complexe de la turbulence mésoscopique. Le but de la présente étude est de décrire et paramétrer la fusion de deux anticyclones lenticulaires au moyen d'expériences de laboratoire effectuées dans des fluides stratifiés tournants. Pour cela, nous générons des paires de tourbillons anticycloniques par l'injection d'un petit volume d'eau à l'intérieur d'une couche continuement stratifiée en sel de la même manière que Griffiths et Hopfinger [5] l'ont fait il y a une trentaine d'années mais pour un système à deux couches. Des visualisations permettent de décrire les différents régimes conduisant ou non à la coalescence des paires, notamment à la détermination de la distance de séparation initiale critique [6] (à notre connaissance ce problème n'a jamais été revisité expérimentalement dans le cas de l'appariement de tourbillons lenticulaires formés dans une stratification continue). De plus, pendant la période transitoire de la fusion, la structure asymétrique dipolaire qui se forme, irradie des ondes de gravité internes qui dissipent l'excès d'énergie de la paire par rapport à l'anticyclone final. Les champs de vitesse sont mesurés par PIV d'où il est possible d'extraire la vorticité verticale notamment celle des filaments qui sont créés et éjectés lors de la fusion. La divergence horizontale du champ de vitesse est également calculée, cette dernière donnant accès aux ondes de gravité interne générées lors de l'appariement.

[1] P. Hassanzadeh, P. S. Marcus, P. Le Gal, The universal aspect ratio of vortices in rotating stratified flows: theory and simulation, J. Fluid Mech. 706, 4657, 2012.

[2] O. Aubert, M. Le Bars, P. Le Gal, P. S. Marcus, The universal aspect ratio of vortices in rotating stratified flows: experiments and observations, J. Fluid Mech. 706, 3445, 2012.

[3] J.C. McWilliams, Fluid dynamics at the margin of rotational control, Environmental Fluid Mechanics, 8(5), 441-449, 2008.

[4] K.L.S. Tokos, H.H. Hinrichsen, W. Zenk, Merging and migration of 2 meddies, J. Phys. Oceanography 24 (10), 2129-2141, 1994.

[5] R.W. Griffiths, E.J. Hopfinger, Coalescing of geostrophic vortices, J. Fluid Mech. 178, 73-97, 1987.

[6] D.G. Dritschel, Vortex merger in rotating stratified flows, J. Fluid Mech. 455, 83-101, 2002.