Publications (issues de ma Thèse, de mon Post doctorat, de mon poste à Francfort):

1. T P. Manneville, J. Rolland, On modelling transitional turbulent flows using under-resolved direct numerical simulations: the case of plane Couette flow, Theor. Comput Fluid Dyn. 25, 407-420 (2010). Sur ArXiv, Sur HAL.
2. T J. Rolland, P. Manneville, Ginzburg--Landau description of laminar-turbulent oblique band formation in transitional plane Couette flow, Eur. Phys. J B, 80, 529-544 (2011). Sur ArXiv, Sur HAL.
3. TJ. Rolland, P. Manneville, Pattern Fluctuations in Transitional Plane Couette Flow, J. Stat. Phys. 142 577-591 (2011). Sur ArXiv, Sur HAL .
4. T J. Rolland, Turbulent spot growth in plane Couette flow: statistical study and secondary instability, Fluid Dyn. Res. 46, 015512 (2014). Sur ArXiv, Sur HAL .
5. T J. Rolland, Formation of spanwise vorticity in oblique turbulent bands of transitional plane Couette flow, part 1: numerical experiments, Eur. J. Mech. B Flu. 50C, 52-59 (2015). Sur Arxiv, Sur Hal.
6. T J. Rolland, Formation of spanwise vorticity in oblique turbulent bands of transitional plane Couette flow, part 2: modelling and stability analysis, Eur. J. Mech. B Flu. 56, 13-27 (2016). Sur Arxiv.
7. T J. Rolland, Mechanical and statistical study of the laminar hole formation in transitional plane Couette flow, Eur. Phys. J. B, 88:66 (2015). sur Arxiv, sur HAL.
8. T J. Rolland, Stochastic analysis of the time evolution of Laminar-Turbulent bands of plane Couette flow , Eur. J. Phys. E, 38, 121 (2016) Sur arxiv, sur hal.
9. P J. Rolland, E. Simonnet, Statistical behavior of adaptive multilevel splitting algorithms in simple models, J. Comp. Phys, 283, 541-558 (2015). Sur Arxiv.
10. P J. Rolland, F. Bouchet, E. Simonnet, Computing transition rates for the 1-D stochastic Ginzburg-Landau-Allen-Cahn equation for finite-amplitude noise with a rare event algorithm, J. Stat. Phys. 162, 277-311 (2016). Sur Arxiv, Sur Hal.
11. F S. Hein, J. Rolland, S. Borchert, L. Schoon, C. Zülicke, U. Achatz, Spontaneous inertia-gravity wave emission in the differentially heated rotating annulus experiment, J. Fluid Mech. 838, 5-41 (2018). sur le site de l'uni. Frankfurt.
12. P J. Rolland, extremely rare collapse and build-up of turbulence in stochastic models of transitional wall flows, Phys. Rev. E. 97, 023109 (2018), on hal.
13. T J. Rolland, Finite size analysis of a double crossover in transtional wall turbulence, J. Stat. Mech. 093207 (2018) sur arxiv, sur Hal.
14. P F. Bouchet, J. Rolland, E. Simonnet, A rare event algorithm links transitions in turbulent flows with activated nucleations, Phys. Rev. Lett. 122, 074502 (2019) sur arxiv, sur hal.
15. P F. Bouchet, J. Rolland, J. Wouters, Rare events sampling methods, Chaos 29, 080402 (2019). Introduction à un numéro spécial de Chaos sur les méthodes de calculs d’évènements rares, coédité par F. Bouchet, J. Rolland et J. Wouters.
16. P E. Simonnet, J. Rolland, F. Bouchet, Multistability and rare spontaneous transitions in barotropic β-plane turbulence, J. Atmo. Sci. 78 (6), 1899 - 1911 (2021). Sur Arxiv, sur hal.
17. P J. Rolland, Collapse of transitional wall turbulence captured using a rare events algorithm , J. Fluid Mech. 931, A22 (2022) Sur Arxiv, sur hal (2021).
18. A. Fuchs, C. Herbert, J. Rolland, M. Waechter, F. Bouchet, J. Peinke, Instantons and the path to intermittency in turbulent flows, Phys. Rev. Lett. 129, 034502 (2022). sur arxiv, sur hal (2021).
19. D. Lucente, J. Rolland, C. Herbert, F. Bouchet, Coupling rare events algorithms with data-based learned committor functions using the analogue Markov chain, J. Stat. Mech. 083201 (2022). sur arxiv, sur hal (2021).
20. J. Ge, J. Rolland, J.-C. Vassilicos, The production of uncertainty in three-dimensional Navier--Stokes turbulence, J. Fluid Mech. 977 A 17 (2023). sur arxiv, sur HAL

1. J. Rolland Does rare, noise-induced, bypass transition in plane Couette flow bypass instantons? arxiv:2401.055555 (2024). sur arxiv, sur HAL

1. P D. Lucente, S. Duffner, C. Herbert, J. Rolland, F. Bouchet, Machine learning of committor functions for predicting high impact climate events, 9th international workshop on climate informatics (2019). sur arxiv

1. M. Rabaud, F. Moisy, J. Rolland, Mesure de la déformation d’une surface libre par analyse du déplacementapparent d’un motif aléatoire de points, Compte rendu du 18ème congrès français de mécanique, grenoble (2007). en ligne
2. J. Rolland, P. Manneville, Modèle de Landau–Langevin pour la description des bandeslaminaires-turbulentes dans l’écoulement de Couette plan, Comptes rendus des rencontres du non-linéaire, 145-150 (2011) Sur le site des Rencontres du Non-Linéaire.
3. J. Rolland, P. Manneville, Turbulent pattern formation in plane Couette flow: modelling and investigation of mechanisms, J. Phys.: Conf. Ser. 318 032034 (2011).
4. J. Rolland, Analyse taille finie d'une crise de fluctuations dans l'écoulement de Couette plan transitionel, comptes rendus des rencontres du non-linéaire, 131-136 (2015). Sur le site
5. J. Rolland, F. Bouchet, E. Simonnet, Etude systematique des transitions dans l'équation de Ginzburg-Landau stochastique par l'algorithme adaptive multilevel splitting , Comptes rendus des rencontres du non-linéaire, 17-22 (2014). Sur le site , L'ensemble des comptes rendus sur le site des RNL.
6. J. Rolland, Relaminarisations rares dans un modèle de turbulence de paroi transitionnelle: au delà des expériences et des simulations numériques directes, Comptes rendus des rencontres du non-linéaire, 73-78 (2017). sur le site.

évènements rares et extrêmes

Un système bruité présentant plusieurs etats d'équilibre peut être métastable. Cela veut dire que ce système passe le plus clair de son temps dans un état ou un autre, et, de temps en temps, transite entre ces états. Cette situation se retrouve dans un certain nombre d'écoulements turbulents d'importance géophysique ou aérodynamique où la turbulence s'organise en circulations grande échelle métastables. De plus, la turbulence stimule des transition rare (mais importantes) entre ces circulation. Echantilloner efficacement ces transitions en simulation numérique, pour étudier leur propriétés, est donc un problème central pour ces écoulements. Pour étudier ces retournements rares, j'ai mis en place une méthode dite de mutation sélection (Adaptive Multilevel Splitting) à l'aide de laquelle on peut étudier très efficacement des évènements rares dans des simulations numériques directe du système. Cette approche permet d'accélérer exponentielllement l'échantillonage des évènements. Cette approche numérique est couplée à une approche théorique dite de grandes déviations, qui permet de déterminer des probabilités extrêmement petites ou des temps d'attente avant un retournement extrêmement longs. Cette approche nous dit entre autre que les temps d'attente (ou les taux de transition) ont souvent une forme exponentielle de type loi d'Arrhenius. Après avoir considérer les différents régimes de convergence de la méthode dans des systèmes simples mais génériques. J'ai réalisée la première étude couplée (théorie/numérique) des retournements dans un système étendu (équation de Ginzburg-Landau, illustré par un diagrame spatiotemporel de retournement à gauche, haut). J'ai ensuite considéré les effondrements et développement rares de la turbulence de paroi transitionnelle dans des modèles de ces écoulements (à gauche, bas). A nouveau, j'ai pu y faire la correspondance entre théorie et simulation. J'ai aussi participé à l'étude du changement de nombre de jets dans un modèle barotrope bidimensionel qui représente l'atmosphère de Jupiter. Cela a montré les mécanismes d'un changement climatique soudain observé en 1939-1940. Je suis actuellement en train d'appliquer ces approches dans des simulations numériques directes de l'écoulement de Couette plan (voir ci dessous) pour les comparer aux études dans les modèles.

Transition vers la turbulence des écoulements de paroi

Les écoulements de parois, comme l'écoulement de couette plan (illustrré à gauche) ont une transition particulière vers la turbulence. Dans la plupart des cas, l'écoulement de base laminaire est linéairement stable. Cela veut dire que la transition est sous critique. Seuls des conditions initiales d'amplitude finie ou un forçage peuvent faire transitionnner l'écoulement vers la turbulence. De plus, écoulement laminaire et turbulent peuvent coexister en espace et en temps. Dans l'écoulement de Couette plane transitionel, cette coexistence prend la forme de bandes obliques laminaire turbulentes.

Ondes en dynamique des fluides géophysique

Les écoulements géophysique sont typiquement des écoulements dans un référentiel en rotation (caractérisé par le paramètre de coriolis ƒ) et stratifiés (caractérisé par la fréquence de Brunt-Vaisala). Dans les atmosphères et les oceans, on a toujours ƒ≤ N. Il y a une grande diversité d'écoulements dont les caractéristiques peuvent être en première approximation distinguées selon leur nombre de Rossby Ro=U/Lƒ, où U est la vitesse caractéristique de l'écoulement et L sa taille caractéristique. Ainsi, à grande échelle et petit Rossby on trouve des écoulements dits quasigéostrophique, contrôlés par l'équilibre géostrophique (entre force de Coriolis et gradient de pression horizontal) et hydrostatique (entre poids et gradient de pression vertical). Il s'agit des écoulements qu'on associe aux variations météorologiques, au climat etc. A petite échelle et grand nombre de Rossby, la dynamique est assez différente prend la forme d'ondes internes d'inertie gravité (illustrée à gauche). Longtemps, les modèles de météo et de climat n'ont résolu que les écoulements quasigéostrophiques: sa paramétrisation des ondes internes (entre autre), ces modèles auraient commis bien plus que des erreurs de troncature. En effet, les ondes internes, souvent émises dans la troposphère (z≤ 10km) se propagent dans la stratosphère et au dessus. Elle y cèdent alors leur impulsion et influence très fortement l'amplitude voir le signe des circulations atmosphériques. Une grande partie de la recherche en dynamique des fluides atmosphériques consistent donc en l'étude des sources d'ondes internes, de leur propagation et de leur effet sur le reste des écoulements. Entre autre choses, j'ai étudié un mécanisme spécifique d'émission d'ondes internes dit spontané, où un écoulement initialement entièrement quasigéostrophique se met à produire des ondes internes, qui sont agéostrophiques. J'ai aussi étudié la question de la séparation entre onde et écoulement moyen, par des approches de filtrage, en utilisant la séparation physique entre écoulement géostrophique et agéostrophique etc.

A l'école centrale Lille (depuis 2020)

Au master international de turbulence (depuis 2020)

A l'ENS de Lyon (2018-2020)

1. Seminaire a l'institut d'Alembert, le 05/02/2019 lien sur la chain youtube du seminaire de l'institut d'Alembert
2. Webinaire du LMFL, le 21/10/2021 lien sur la chaine youtube du webinaire LMFL