6.2 Les collisions dune-dune
7.1.3 Etude exp´ erimentale, m´ ecanismes d’adaptation
La premi`ere approche pour essayer de comprendre comment une barchane peut r´eagir `
a une variation de la direction du vent dominant, c’est d’utiliser l’exp´erience ”aquarium”. Le flux de sable ´etant nul nous n’avons pas `a nous soucier des effets de grossissement dont nous venons de parler. L’´etude exp´erimentale, est facile pour peu que l’on sache comment faire tourner le vent! Une possibilit´e est de se doter d’un syst`eme de mouvement de chariot en deux dimensions, avec un X − Y . Plutˆot que de reconstruire ce type d’exp´erience, nous avons simplement imaginer un chariot rectangulaire, dont la partie centrale, un cercle de 10 cm de rayon peut tourner. Avec un tel dispositif, il est alors possible de cr´eer une bar- chane, de la laisser avancer jusqu’au centre de ce cercle et, ensuite, de la tourner d’un angle θ, ce qui revient `a tourner la direction du vent. La barchane ressent alors les effets d’un vent unidirectionnel mais qui n’est plus adapt´e `a sa forme. La barchane initiale (not´ee ⊂0)
change progressivement de forme et apr`es un certain temps (typiquement 50 aller-retours avec le mouvement standard) sa forme est de nouveau adapt´ee au sens du vent. C’est le premier constat de ces exp´eriences : il n’y a pas destruction de la dune barchane, mˆeme pour des angles de rotation importants. Dans tous les cas, la barchane s’adapte `a son nouvel environnement et retrouve une dynamique standard par rapport `a cette nouvelle direction de vent.
Diff´erentes exp´eriences `a partir de la mˆeme taille de barchane initiale sont pr´esent´ees sur les Fig. 7.5, Fig. 7.6, Fig. 7.7, Fig. 7.8 . On observe que la barchane change sa forme diff´eremment suivant le degr´e de rotation du vent, et que dans toutes les situations elle s’adapte en perdant de la masse. Ainsi, pour un vent peu d´evi´e, θ = 45◦, la dune s’adapte simplement par une d´eformation des cornes, la corne `a l’abri du nouveau vent ´etant ba- lay´ee sous forme de sable libre ou de tr`es petite barchane. Une nouvelle corne naˆıt `a partir de l’ancien pied de la barchane et celle ci retrouve ensuite son rythme propagatif habituel. Grand largue; θ = 45◦
Fig. 7.5 – Influence de la direction du vent, θ = 45◦. La barchane initiale ⊂0 est form´ee `a partir d’une
masse de 6.5 g et elle se propage jusqu’au centre du cercle mobile. La barchane s’adapte mollement au changement de configuration en reconstruisant une de ses cornes `a partir de son pied et en perdant sa corne `a l’abri du nouveau vent. L’adaptation prend une trentaine d’aller-retours.
Vent de travers; θ = 90◦
Fig. 7.6 –Influence de la direction du vent, θ = 90◦. La barchane initiale ⊂0 est form´ee `a partir d’une
masse de 6.5 g et elle se propage jusqu’au centre du cercle mobile. La forme de la barchane s’adapte rapidement `a cette nouvelle configuration de vent : apr`es 60 aller-retours, la forme en croissant dans la direction du vent est retrouv´ee. Notons, que cette r´eadaptation passe par une perte de mati`ere, puisqu’une partie de la corne, se d´etache et s’´eloigne sous forme de barchane..
Au pr`es; θ = 120◦
Fig. 7.7 –Influence de la direction du vent, θ = 120◦. La barchane initiale ⊂0 est form´ee `a partir d’une
masse de 6.5 g et elle se propage jusqu’au centre du cercle mobile. La d´eformation est encore bas´ee sur le mˆeme principe d’´echange des rˆoles entre les cornes et le pied. La r´eadaptation prend environ cinquante d’aller-retours.
vent de face; θ = 180◦
Fig. 7.8 –Influence de la direction du vent, θ = 180◦. La barchane initiale ⊂0 est form´ee `a partir d’une
masse initiale de 6.5 g. Encore une fois, cette forme s’adapte rapidement `a la nouvelle configuration du vent, et apr`es environ 50 aller-retours, la barchane pointe de nouveau dans la direction du vent dominant. Cette adaptation s’effectue par reconstruction totale de la face d’avalanche et retournement des cornes.
180 Une autre piste : importance des changements de direction du vent ?
Pour une variation plus importante, θ = 90◦, la corne abrit´ee est cette fois plus violem- ment attaqu´ee par le tourbillon de recirculation et se brise en deux, donnant naissance `a une petite barchane de taille non n´egligeable qui s’´echappe. Une nouvelle corne apparaˆıt `a partir du bord de la barchane. En continuant `a augmenter l’angle, on arrive `a la situation θ = 120◦, o`u le vent attaque maintenant la dune dans l’axe d’une de ses cornes. Cette fois-ci, le dos se transforme en corne, alors qu’une des deux cornes devient le futur pied de la barchane tandis que l’autre est simplement retourn´ee, ce qui provoque une perte importante de sable. Finalement, le cas θ = 180◦, situation extrˆeme, montre que la dune se retourne litt´eralement. Cette fois-ci, la perte de sable est principalement centrale, suite `
a la modification de la bulle de recirculation. Ces quelques exp´eriences sont donc particu- li`erement illustratives de la fa¸con dont une barchane peut r´eagir au changement de vent. En particulier, dans tous les cas, il y a ´emission d’une petite dune (au moins), et/ou sur- ´
emission de sable, ce qui montre que lors d’un retournement de vent le bilan de mati`ere de la dune est alt´er´e par rapport `a la situation standard dans le sens de la perte de masse. Cette derni`ere remarque est importante. En effet, dans le cas des collisions (voir cha- pitre 6), nous nous ´etions pos´e la question de savoir si les dunes ´etaient, ou non, stabilis´ees par les interactions. En d’autre terme, les collisions complexes tendent-elles `a faire d´ecroˆıtre le volume de la dune cible et donc `a harmoniser les tailles entre la dune cible et la dune impactante? Ici, nous venons de montrer directement que les fluctuations de vent entraˆıne n´ecessairement une diminution du volume de la dune, puisque celle ci perd de beaucoup de masse (mˆeme si nous n’avons pas quantifi´e cette perte, le fait d’observer l’´emission de barchane est synonyme d’une perte importante) pour s’adapter. Ainsi, les fluctuations du vent sont stabilisantes dans le sens o`u elles peuvent ramener les barchanes en train de grossir `a un volume de sable plus faible, empˆechant ainsi l’apparition de monstre dunaire. Bien entendu, cette action est tr`es variable et il est ainsi possible de voir quand mˆeme se former des dunes immenses, comme les m´ega barchanes de l’image Fig. 7.3 si les fluctua- tions du vent sont inexistantes pendant plusieurs saisons.
Ces conjectures donnent ainsi un rˆole important au fluctuations de direction du vent, tout comme nous avions montr´e le rˆole important des collisions dans le devenir `a long terme des barchanes solitaires et en corridors. L’utilisation du mod`ele Ccc va nous permettre de pr´eciser l’importance de l’amplitude des fluctuations du vent sur l’´evolution du volume des barchanes, et ainsi am´eliorer les conjectures pr´ec´edentes.