Désertification : les dunes “communiquent” entre elles
Essayez d’imaginer une dune de sable, elle n’est généralement pas seule, n’est-ce pas ? Il est difficile d’imaginer une dune de sable singulière qui ne soit pas entourée par d’autres du même genre. Dire que les dunes sont des « créatures sociales » serait pousser la métaphore trop loin, mais selon de nouvelles recherches, elles peuvent « communiquer » entre elles.
Bien qu’elles n’en aient pas l’air, les dunes de sable sont très actives. Elles se rétractent et se gonflent, se déplaçant d’un endroit à l’autre. Elles semblent également se développer de manière particulière. Que ce soit dans les déserts, les fonds marins ou les rivières, les dunes apparaissent généralement en grands groupes, soit dans des champs, soit dans des corridors.
Afin de mieux comprendre ces processus, les chercheurs ont mis en place une « piste de course » expérimentale, où ils ont observé comment deux dunes identiques se développaient à proximité d’un cours d’eau contrôlé. Ils ont découvert que, bien que les deux dunes commencent exactement de la même façon, elles ne semblent pas beaucoup s’aimer : au fil du temps, elles s’éloignent de plus en plus, poussées par les tourbillons turbulents provenant de la dune en amont.
C’est comme si les dunes communiquaient et ne s’entendaient pas très bien.
Selon Karol Bacik, doctorant au département de mathématiques appliquées et de physique théorique de l’université de Cambridge (Royaume-Uni), et premier auteur de l’étude :
Il existe différentes théories sur l’interaction des dunes : l’une d’entre elles est que des dunes de tailles différentes vont entrer en collision, et continuent à le faire, jusqu’à ce qu’elles forment une dune géante, bien que ce phénomène n’ait pas encore été observé dans la nature.
Une autre théorie est que les dunes pourraient entrer en collision et échanger leur masse, un peu comme des boules de billard qui rebondissent les unes contre les autres, jusqu’à ce qu’elles aient la même taille et se déplacent à la même vitesse, mais nous devons valider ces théories de manière expérimentale.
Il ne s’agit pas d’une simple étude théorique. La migration des dunes est un processus important pour la désertification, qui est une menace croissante alors que le réchauffement climatique continue à faire des ravages. À plus court terme, le déplacement des dunes peut menacer les voies de navigation et les infrastructures telles que les routes et les autoroutes.
C’est pourquoi plusieurs groupes de recherche étudient les dunes, modélisent numériquement leur comportement et comprennent les processus complexes associés à la formation et à la migration des dunes.
Mais les données numériques ne peuvent pas aller plus loin. C’est pourquoi Nathalie Vriend et son laboratoire de l’université de Cambridge ont conçu une installation expérimentale unique qui leur permet d’observer le comportement sur le long terme des dunes.
Dans leur dernière installation, ils ont imité un canal : un canal d’eau artificiel dont les murs sont surélevés par rapport au terrain environnant (par opposition à un fossé, par exemple). Le canal circulaire devait permettre aux chercheurs d’observer l’interaction entre les dunes.
Selon Bacik :
A l’origine, j’ai mis plusieurs dunes dans le réservoir pour accélérer la collecte de données, mais nous ne nous attendions pas à voir comment elles commençaient à interagir entre elles.
Lorsque les deux dunes identiques ont commencé, les chercheurs s’attendaient à ce qu’elles se déplacent de la même manière. La vitesse de migration des dunes est liée à leur hauteur, il est donc logique de s’attendre à ce qu’elles se comportent de manière similaire. Mais ce n’est pas le cas.
Au début, la dune avant s’est déplacée plus rapidement, bien qu’elle ait quelque peu ralenti. Au fur et à mesure de l’expérience, les dunes se sont éloignées les unes des autres, jusqu’à ce qu’elles forment un point d’équilibre sur les côtés opposés du canal circulaire. Leurs vitesses sont alors devenues assez similaires, et elles sont restées de part et d’autre du cercle.
A partir de l’étude, dune de sable dans l’installation expérimentale. (Université de Cambridge)
Selon Vriend :
La dune avant génère le modèle de turbulence que nous voyons sur la dune arrière. La structure d’écoulement derrière la dune avant est comme un sillage derrière un bateau, et affecte les propriétés de la dune suivante.
L’étape suivante consiste à commencer à chiffrer ces processus. Il n’est jamais facile d’obtenir des preuves quantitatives de mécanismes aussi complexes, mais les chercheurs veulent intégrer à cette fin des observations sur le terrain et par satellite. Ils veulent également étudier comment les dunes se développent dans d’autres types d’environnements, tels que les déserts secs, où les observations par satellite seront particulièrement utiles.
L’étude publiée dans Physical Review Letters : Wake Induced Long Range Repulsion of Aqueous Dunes et présentée sur le site de l’université de Cambridge : Sand dunes can ‘communicate’ with each other.