Simulations numériques 3D d'écoulements de convection naturelle à haut nombre de

Nous présentons une étude numérique 3D d'écoulements de convection naturelle instationnaires en cavité fermée parallélépipédique dans laquelle est placé un barreau chauffant cylindrique de section carrée, aligné suivant l'axe longitudinal. Le fluide considéré est de l'air. Deux configurations géométriques sont traitées, l'une où la position du barreau est centrée, l'autre décentrée. Le nombre de Rayleigh associé au flux de chaleur et à la hauteur du barreau est Ra= 6,04.108. Afin de minimiser les coûts en temps de calcul, le domaine de simulation peut être restreint à la zone médiane de la cavité. La configuration d'étude est alors définie comme un domaine périodique de longueur caractéristique Ly. Nous montrons l'influence de Ly sur les caractéristiques dynamiques intrinsèques de l'écoulement. Par ailleurs, Nous discutons de la pertinence des résultats obtenus dans le cadre de conditions de simulation spécifiques (non prise en compte du rayonnement, adiabaticité des parois, flux de chaleur fixé), par comparaison avec des mesures expérimentales

Modelling of natural convection flows with large temperature differences : a benchmark problem for low Mach number solvers. Part 1, Reference solutions

There are very few reference solutions in the literature on non-Boussinesq natural convection flows. We propose here a test case problem which extends the well-known De Vahl Davis differentially heated square cavity problem to the case of large temperature differences for which the Boussinesq approximation is no longer valid. The paper is split in two parts: in this first part, we propose as yet unpublished reference solutions for cases characterized by a non-dimensional temperature difference of 0.6, (constant property and variable property cases) and (variable property case). These reference solutions were produced after a first international workshop organized by CEA and LIMSI in January 2000, in which the above authors volunteered to produce accurate numerical solutions from which the present reference solutions could be established

Seuils de stabilité pour un écoulement engendré dans une cavité cylindrique avec surface libre et fond tournant

Par une étude de stabilité linéaire nous nous proposons d'analyser un écoulement dans une cavité cylindrique fixe remplie de fluide, dont le fond tourne. Le rayon de la cavité est grand devant la hauteur de fluide. Ce travail s'inspire d'une étude expérimentale récente, réalisée à Marseille, (Poncet & Chauve 2007) qui a mis en évidence une instabilité aux motifs particulièrement intéressants. La rotation et la présence d'une surface libre rendent difficile la simulation numérique car la déformation de cette dernière impose d'utiliser des codes de calculs permettant de prendre en compte des géométries complexes. Dans une première approche, nous avons utilisé une modélisation de la surface libre plane (conditions de symétrie) afin de comparer les résultats expérimentaux et notre étude de stabilité linéaire. Nous discuterons de la pertinence de cette modélisation c'est à dire de la nécessité de prendre en compte la déformation de la surface

Simulation de l'écoulement dans un canal différentiellement chauffé

Nous étudions numériquement l'écoulement de convection naturelle dans un canal vertical soumis à une stratification. Des conditions aux limites périodiques sont imposées dans la direction verticale. L'influence de la stratification et du nombre du Rayleigh est examinée. Un modèle peut être utilisé pour le régime faiblement nonlinéaire autour de la première bifurcation. Au-delà d'un nombre de Rayleigh plus élevé on observe l'apparition d'ondes solitaires

Global carbon budget 2019

Accurate assessment of anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions and their redistribution among the atmosphere, ocean, and terrestrial biosphere – the “global carbon budget” – is important to better understand the global carbon cycle, support the development of climate policies, and project future climate change. Here we describe data sets and methodology to quantify the five major components of the global carbon budget and their uncertainties. Fossil CO2 emissions (EFF) are based on energy statistics and cement production data, while emissions from land use change (ELUC), mainly deforestation, are based on land use and land use change data and bookkeeping models. Atmospheric CO2 concentration is measured directly and its growth rate (GATM) is computed from the annual changes in concentration. The ocean CO2 sink (SOCEAN) and terrestrial CO2 sink (SLAND) are estimated with global process models constrained by observations. The resulting carbon budget imbalance (BIM), the difference between the estimated total emissions and the estimated changes in the atmosphere, ocean, and terrestrial biosphere, is a measure of imperfect data and understanding of the contemporary carbon cycle. All uncertainties are reported as ±1σ. For the last decade available (2009–2018), EFF was 9.5±0.5 GtC yr−1, ELUC 1.5±0.7 GtC yr−1, GATM 4.9±0.02 GtC yr−1 (2.3±0.01 ppm yr−1), SOCEAN 2.5±0.6 GtC yr−1, and SLAND 3.2±0.6 GtC yr−1, with a budget imbalance BIM of 0.4 GtC yr−1 indicating overestimated emissions and/or underestimated sinks. For the year 2018 alone, the growth in EFF was about 2.1 % and fossil emissions increased to 10.0±0.5 GtC yr−1, reaching 10 GtC yr−1 for the first time in history, ELUC was 1.5±0.7 GtC yr−1, for total anthropogenic CO2 emissions of 11.5±0.9 GtC yr−1 (42.5±3.3 GtCO2). Also for 2018, GATM was 5.1±0.2 GtC yr−1 (2.4±0.1 ppm yr−1), SOCEAN was 2.6±0.6 GtC yr−1, and SLAND was 3.5±0.7 GtC yr−1, with a BIM of 0.3 GtC. The global atmospheric CO2 concentration reached 407.38±0.1 ppm averaged over 2018. For 2019, preliminary data for the first 6–10 months indicate a reduced growth in EFF of +0.6 % (range of −0.2 % to 1.5 %) based on national emissions projections for China, the USA, the EU, and India and projections of gross domestic product corrected for recent changes in the carbon intensity of the economy for the rest of the world. Overall, the mean and trend in the five components of the global carbon budget are consistently estimated over the period 1959–2018, but discrepancies of up to 1 GtC yr−1 persist for the representation of semi-decadal variability in CO2 fluxes. A detailed comparison among individual estimates and the introduction of a broad range of observations shows (1) no consensus in the mean and trend in land use change emissions over the last decade, (2) a persistent low agreement between the different methods on the magnitude of the land CO2 flux in the northern extra-tropics, and (3) an apparent underestimation of the CO2 variability by ocean models outside the tropics. This living data update documents changes in the methods and data sets used in this new global carbon budget and the progress in understanding of the global carbon cycle compared with previous publications of this data set (Le Quéré et al., 2018a, b, 2016, 2015a, b, 2014, 2013). The data generated by this work are available at https://doi.org/10.18160/gcp-2019 (Friedlingstein et al., 2019)