Croissants, étoiles ou vagues : selon les vents, les dunes peuvent prendre bien des formes. Les dunes les plus petites apparaissent spontanément sous formes d'ondulations de la surface sableuse, avec une distance entre crêtes de quelques dizaines de mètres. Mais qu'est-ce qui plafonne l'accroissement des dunes géantes ? Une récente étude, publiée le 26 février dernier dans la revue scientifique Nature par cinq physiciens dont trois Français, un Américain et une Algérienne, apportent la réponse. La dynamique des dunes résulte de l'interaction entre le vent qui, transportant les grains de sable, en remodèle la forme, et cette forme, en retour, contrôle l'écoulement atmosphérique. L'auteur principal de l'étude, Philippe Claudin, du Laboratoire de Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes (CNRS) de l'Université Diderot (Paris VII), explique : «Cette longueur d'onde peut aller de 300 mètres dans les déserts côtiers (par exemple, le long des côtes de la Namibie ou du Pérou) à 3500 mètres dans des conditions continentales (au cœur de la Chine ou des deux grands ergs algériens). Cette sélection de taille est liée à la structure verticale de l'atmosphère. L'aridité des zones désertiques s'explique par la très grande stabilité de l'atmosphère. Par ailleurs, l'échauffement du sol par le soleil engendre de la convection thermique. Une fine couche dite d'inversion sépare la couche de mélange convectif située près du sol de la partie stable de l'atmosphère, en altitude. Chacun peut se représenter cette couche puisque c'est en son sein que se forment les cumulus de beau temps.» Les dunes géantes se forment par amalgamation progressive de structures plus petites mues par le vent. Ce processus de croissance serait illimité si les dunes ne finissaient pas par interagir avec la couche d'inversion. En effet, du point de vue aérodynamique, celle-ci confine l'écoulement du vent autour des dunes de la même manière que la surface de l'eau dans les rivières. Il en résulte une stabilisation des dunes géantes à une taille comparable à la hauteur de la couche d'inversion atmosphérique. «Elle est d'autant plus grande que les variations de température annuelles sont importantes, ajoute le physicien. Ainsi, sous un climat océanique, la température ne varie que de quelques degrés entre hiver et été et la couche d'inversion ne fait en moyenne que quelques centaines de mètres d'altitude. C'est précisément l'ordre de grandeur de la taille des dunes les plus grandes des déserts côtiers. A l'inverse, sous un climat continental, la température peut varier de plusieurs dizaines de degrés au cours de l'année. La couche d'inversion est alors située à quelques kilomètres du sol et c'est à nouveau l'échelle des dunes géantes dans le cœur des continents. En utilisant leur base de données, les chercheurs ont montré quantitativement cette proportionnalité entre taille des dunes géantes et épaisseur moyenne de la couche convective, indépendamment de leur forme.»
