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Naissance des dunes sous un régime de vent bidirectionnel

La plupart des mers sablonneuses terrestres se forment aux latitudes subtropicales, où la direction du vent présente des variations saisonnières. Dans ce travail, nous étendons l’analyse de stabilité linéaire bidimensionnelle d’un lit de plat de sable, associée à un vent unidirectionnel, au cas tridimensionnel afin de tenir compte de la variabilité des vents, en terme de force et de direction. Il a été observé (expérimentalement, numériquement et sur le terrain) que l’orientation des dunes dépend du régime de vent.

Naissance des dunes sous un régime de vent bidirectionnel

Date de publication : 12/02/2019

Presse, Recherche

Thèmes liés : Système Terre

En nous concentrant sur le cas simple de régimes d’écoulement bidirectionnels, nous montrons explicitement la manière dont cette orientation est contrôlée par l’angle entre les deux directions des vents, ainsi que par le rapport de transport entre ces deux. En particulier, nous retrouvons la transition de motifs perpendiculaires au flux résultant de motifs alignés avec ce dernier lorsque l’angle entre les deux vents dépasse 90°. Cette analyse prédit également la longueur d’onde initiale du motif, qui diminue près de l’angle de transition en raison d’un effet géométrique. Pour des directions de vents constantes, cette longueur initiale augmente lorsque la vitesse du vent est proche du seuil de transport.

Motif dunaires pour des régimes de vents multidirectionnels dans (a) le désert du Namib, Angola (16°27'S 11°58'E), and (b) le désert du Taklamacan, Chine (37°25'N 81°50'E). Les roses des flux sont calculées à partir des données de vents du projet ERAInterim. Flèche simple : direction du flux résultant. Flèche double: prédiction de l’orientation initiale des dunes par l’analyse de stabilité linaire. © DigitalGlobe

Cette analyse théorique est complétée par des expériences subaquatiques analogues, où le lit de sédiments est soumis à des écoulements d’eau changeant de direction au cours du temps. Pour des angles plus petits que 90°, les données expérimentales valident le modèle, apportant la preuve de l’effet géométrique prédit, mais aussi de l’augmentation de la longueur d’onde à proximité du seuil de transport. Pour des angles plus grands que 90°, on observe que la longueur d’onde des dunes est systématiquement plus faible que celle prédite. Ceci est interprété comme le signe de non-linéarité accrue induite par le contact direct de l’écoulement avec les phases d’avalanche des dunes lorsque l’écoulement souffle alternativement des deux côtés de la dune.

Motif dunaires se formant à partir d’un lit plat de sédiments dans les expériences subaquatiques, à partir d’un régime de vent bidirectionnel. L’angle entre les vents est de (a) 30°, formant des dunes transverse au flux résultant, et de (b) 150°, formant des dunes alignées avec flux résultant. © Sylvain Courrech du Pont et Cyril Gadal

Réf : C. Gadal, C. Narteau, S. Courrech du Pont, O. Rozier, P. Claudin, Incipient bedforms in a bidirectional wind regime, Journal of Fluid Mechanics, 862, 490-516, DOI : 10.1017/jfm.2018.978

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