La taille des dunes expliquée grâce à une expérience à grande échelle

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Après plus de trois ans d’observations et d’expériences dans le désert de Gobi, un groupe de chercheurs sino-français a réussi à valider pour la première fois un modèle théorique de formation des dunes. Les résultats de leur étude ont été publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences le 19 avril 2021.

Dans les déserts terrestres, elles sont formées par accumulation de grains de sable transportés par le vent : ce sont les dunes éoliennes. Souvent formées en groupes, elles créent ce qu’on appelle des champs de dunes, paysages immenses marqués d’une multitude de motifs périodiques, une apparence qui peut rappeler les ondulations des vagues sur l’eau. Une équipe de scientifiques, portée par des géomorphologues et physiciens de l’IPGP, de l'Université de Paris, de l’ESPCI Paris-PSL et du CNRS a pour la première fois pu sur le terrain les mécanismes d'instabilité, qui déterminent la formation des dunes.

L’instabilité des dunes

Lorsque le vent souffle au-dessus d’un lit de sable initialement plat, il va transporter quelques grains provenant de sa surface et y créer de petites ondulations. La bosse ainsi créée va ensuite être un "obstacle" pour ce vent et modifier localement son écoulement. Il va accélérer dans la face exposée et décélérer dans la face protégée, toujours en transportant des grains de sable, permettant à la bosse de s’agrandir petit à petit. Cette interaction entre le flux de sable et la topographie (relief) est à l’origine de la formation des dunes. Si l’espacement entre deux bosses, appelé "taille" ou "longueur d’onde" est trop petit, alors le vent ne disposera pas de suffisamment d’espace pour adapter sa vitesse dans le creux, et aura tendance à aplatir la bosse au lieu de l’accentuer pour en faire une dune. Mais à partir d'une taille minimum, la dune pourra se "déstabiliser", s'agrandir, et petit à petit le champ de dunes se formera.

L'observation des champs de dunes a poussé les scientifiques à se questionner sur la périodicité qu'on y trouve, à chercher pourquoi l'espacement entre chaque dune est aussi constant, et qu'est-ce qui le détermine. Des recherches précédentes ont formalisé le fait qu'une longueur d'onde serait sélectionnée durant la création du champs de dunes - ce serait celle qui permet la croissance la plus rapide -, mais jusqu'à prés[...]

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