Abstract FR:

Les travaux presentes dans ce memoire consistent essentiellement en une exploration des champs de vagues de capillarite-gravite generees par le vent a la surface et des mouvements associes dans la couche superficielle de l'eau. Conduites dans le but de preciser les proprietes de transport de l'ecoulement d'eau en liaison avec l'etat de surface, ces recherches, a dominante experimentale, contribuent a la connaissance des mecanismes de transfert d'energie et de masse a l'interface air-mer. Les differents modeles theoriques decrivant les proprietes physiques des vagues de capillarite-gravite sont analyses de maniere approfondie. Les equations generales et les solutions relatives aux ondes libres non-lineaires d'une part, aux vagues de vent lineaires d'autre part, sont presentees. Ces resultats theoriques sont confrontes aux donnees experimentales existantes et discutes. Deux series d'experiences ont ete conduites en laboratoire, la premiere dans le but de caracteriser l'etat de la surface de l'eau dans le domaine des ondes de capillarite-gravite, en fonction des conditions aerodynamiques a l'interface, la seconde dans le but de determiner le champ des vitesses associe dans l'eau: courant moyen, mouvements lies aux vagues de capillarite-gravite, turbulence. Les techniques de mesure mises en oeuvre, et les observations qui ont preside au choix des conditions experimentales, sont decrites brievement notamment le dispositif experimental mis au point pour la mesure des vitesses dans l'eau. Les premiers resultats concernent les proprietes statistiques des vagues de capillarite-gravite: densites de probabilite et densites spectrales des amplitudes et des pentes, vitesse de phase, direction de propagation. On precise notamment leurs lois d'evolution en fonction du fetch et du vent. Par ailleurs, la structure de l'ecoulement d'eau dans les premiers millimetres sous la surface, dans la zone de generation et d'amplification des vagues par le vent, est examinee en liaison avec le developpement des vagues a la surface. Les resultats obtenus sont analyses en regard des modeles theoriques etudies auparavant. L'existence de phenomenes d'interactions vagues-courant non-lineaires, qui se traduisent par une tres forte amplification des vagues de surface et l'apparition de mouvements convectifs specifiques dans la couche superficielle de l'eau, est ainsi mise en evidence