Dynamique des structures cohérentes en turbulence magnétohydrodynamique

We experimentally investigated the temporal dynamics and the different transitions associated to the generation of large scale coherent structures in two-dimensional turbulence (2D). For a given dissipation rate, the increase of energy injected into the system gives rise to the formation of a large scale circulation, with spatial structures and temporal dynamics, which differ from the small-scale turbulent background. We have quantified a transition over a turbulent background . Moreover, the large scale flow exhibits a spectral signature commonly called " 1/f noise". As the forcing increases, we observed the emergence of a spatial configuration of vorticity. This state is often called , by analogy to the Bose-Einstein condensate, condensed regime. Due to the symmetry of the forcing, the large-scale flow may rotate in both directions. We observed stochastic reversals of the direction of the large-scale flow. The properties of these reversals are compared with the models proposed to explain reversals of Earth's magnetic field.Cette thèse porte sur l'étude expérimentale de la dynamique temporelle ainsi que les différentes transitions associées à l'apparition des structures cohérentes à grandes échelles en turbulence bidimensionnelle (2D). Pour un taux de dissipation constant, l'augmentation progressive de l'énergie injectée dans le système favorise la formation de structures à l'échelle du système, dont la structure spatiale ainsi que la dynamique se distinguent de l'écoulement turbulent aux plus petites échelles. Nous avons ainsi quantifié à l'aide des distributions des amplitudes de l'écoulement à grande échelle une transition en présence d'un fond turbulent. De plus, nous avons montré la présence d'une signature spectrale singulière qu'on nomme communément "bruit en 1/f". Nous proposons un cadre théorique permettant d'expliquer l'origine de ce "bruit en 1/f" dans les écoulements présentant des structures cohérentes. À mesure que le forçage augmente, nous avons observé l'émergence d'une configuration spatiale de vorticité, caractéristique d'une interaction entre l'écoulement à grande échelle avec les échelles d'injection d'énergie. Cet état est souvent nommé, par analogie à la condensation de Bose-Einstein, le régime condensé. Du fait de la symétrie du forçage, l'écoulement à grande échelle peut tourner dans les deux sens. Nous avons alors observé des renversements erratiques du sens de la circulation, dont les propriétés sont comparées aux modèles de renversements récemment proposés pour expliquer les inversions du champ magnétique terrestre