Contribution des mécanismes de croissance dunaire pour la compréhension des climats planétaires

Les dunes constituent une interface dynamique entre les enveloppes solides et les enveloppes fluides d’une planète. Dans le système solaire, elles sont communément observées sur la Terre, Vénus, Mars et Titan. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les dunes à deux échelles de longueur en nous appuyant sur les mécanismes de croissance à partir desquels elles se développent : les instabilités de lit plat et de digitation granulaire. À l’échelle des dunes élémentaires sur Terre (? 20 m), l'objectif était de contraindre les variations de la vitesse de cisaillement le long des ondulations de surface à partir desquelles les dunes se forment. Pour caractériser l'origine et le développement de cette instabilité, nous avons aplati deux hectares du désert de Tengger (Chine), puis mesuré de manière régulière l'amplitude et la longueur d'onde des motifs dunaires émergeant. Durant trois campagnes de mesures (novembre 2014, avril et novembre 2015), des mesures fines de l’écoulement de surface nous ont permis d'estimer le décalage entre les maxima de topographie et de vitesse des vents. Nous disposons ainsi d'un jeu de données original nous permettant d'analyser l’évolution du déphasage entre la topographie et l’écoulement, le principal moteur de l'instabilité dunaire. À l’échelle des mers de sables sur Mars (? 100 km), l'objectif était de contraindre les régimes de vents multidirectionnels susceptibles de produire les champs de dunes observés. Nous avons étudié deux sites localisés en bordure orientale d’Olympia Undae (pôle nord) et présentant des motifs dunaires d'orientations différentes. L'analyse d'images satellites permet de mettre en évidence pour la première fois des relations entre l’alignement des dunes et la disponibilité sédimentaire. Ces relations sont utilisées pour résoudre le problème inverse consistant à estimer, à partir du seul alignement des dunes, les régimes de vents susceptibles de les avoir formées. Cette approche peut maintenant être généralisée sur la Terre, Mars, Vénus et Titan pour expliquer la dynamique des mers de sable et en prédire l’évolution dans un contexte de changement climatique.