Formation d’ondes topographiques par transfert de masse et diffusion dans un écoulement turbulent : analyse d’exemples naturels terrestres et planétaires et modélisations

Overview & Synopsis

Les interactions entre les écoulements fluides et les substrats solides soumis à des transferts de masse (glace en sublimation ou condensation et roches en dissolution ou précipitation) façonnent des formes qui parfois s’organisent spatialement. Parmi ces formes que nous nommons « bedforms solides », existe une catégorie spécifique, les « ondulations linéaires transverses », auxquelles ce travail est consacré. L’analyse d’exemples naturels terrestres et planétaires, autorise la caractérisation morphologique de ces « ondulations linéaires transverses » et permet de contraindre les conditions environnementales des milieux dans lesquels elles apparaissent. Leur formation, qui résulte d’une rétroaction positive entre l’écoulement et la topographie, est modélisée. L’étude de cette instabilité passe par l’analyse de stabilité linéaire du modèle et met en évidence un mode préférentiel de croissance des ondulations. Les relations entre les caractéristiques géométriques et cinématiques (longueur d’onde, vitesse de migration des crêtes et temps de formation) des ondulations et les caractéristiques de l’environnement (viscosité du fluide, vitesse, taux d’ablation) sont développées sous la forme de trois lois d’échelle. Ces lois, sur lesquelles les données des exemples naturels étudiés se superposent, font de ces ondulations des marqueurs géomorphologiques adaptés à des prédictions diverses, autant en glaciologie, en géomorphologie, en karstologie, qu'en planétologie.