Ces dernières se déplacent, sous l'action du
vent, par saltation des particules sur le dos de la dune; elles viennent se
déposer sur le front de la dune, soit par avalanche, soit parce qu'elles
sont piégées par le tourbillon que fait le vent à l'avant
de la dune. C'est ce qui cause la structure interne en laminae
parallèles inclinées qui indique le sens du déplacement de
la dune.
Le sable transporté par le vent s'accumule sous forme de
dunes .
Figure 16 : Dune de sable
Nous connaissons tous, les étendues majestueuses de
dunes ressemblant à une mer de sable dans le désert. Leurs formes
répétitives modelées par le vent couvrent d'immenses
surfaces et leurs déplacements menacent aussi bien les zones de cultures
que les routes ou même les villes. Malgré cela, le mouvement des
dunes était encore très mal compris, faute d'équations
rendant compte des mouvements superficiels des grains de sable sous l'action
hydrodynamique du vent. En effet, il est hors de question de suivre les
trajectoires de chacun de 1010 à 1012 grains d'une
dune. Pourtant, grâce à une meilleure compréhension de la
physique des milieux granulaires et grâce à la puissance des
moyens informatiques actuels, il est aujourd'hui possible de déterminer
des équations de mouvement et de les appliquer pour prédire
l'évolution des dunes.
Les dunes les plus simples ont une forme de croissant
(voir figure 17). Elles se forment dans des conditions
particulières avec des volumes de sable limités et se
déplacent sur un substrat stable sous l'action d'un vent qui vient
toujours de la même direction. Leur crête sépare le dos de
la dune, incliné de 5 à 20° et le front nettement plus raide
(32 à 35 °) qui se prolonge par deux cornes dans la direction du
vent.
Figure 17 : Forme d'une dune
(d'après Hermann et Rognon)
Il est donc nécessaire pour comprendre
l'évolution et la forme d'une dune, de connaître celle du champ de
vent correspondant. Celui-ci est en général dans un régime
turbulent en trois dimensions développé à toutes les
échelles autour de la topographie dunaire. Mais en moyenne, le profil de
vitesse en fonction de la hauteur suit une loi logarithmique établie
depuis Prandtl en 1925, avec, à sa base, une "couche-limite"
dans laquelle l'écoulement est essentiellement laminaire où les
grains sont arrachés et transportés.
Le cisaillement qu'exerce le vent sur le sable à la
surface de la dune génère l'écoulement du sable. Cet
écoulement, étudié en détail par le brigadier
britannique Bagnold (1954) pendant et après la deuxième
guerre mondiale, s'effectue sous trois formes différentes : la
suspension pour les tout petits grains, inférieurs à 50 microns,
le «reptation» pour les grains les plus lourds et la
«saltation", un mécanisme très particulier où les
grains suivent des trajectoires balistiques, entraînés par le vent
ou éjectés par l'impact de grains antérieurs. Un grain
éjecté est accéléré en fonction du gradient
de vitesse des vents et, lors de son impact il éjecte un certain nombre
de nouveaux grains qui à leur tour entraînent le départ de
nouvelles particules. Cette réaction en chaîne fait que le nombre
de particules en saltation augmente exponentiellement jusqu'à une
certaine saturation au delà de laquelle le vent serait trop ralenti par
la perte de moment liée au transport des particules. Mais le processus
entier de la saturation n'avait jamais été pris en compte avant
le travail de Sauermann (2001), qui montre comment la saltation
s'amplifie jusqu'à la saturation. On définit une longueur
caractéristique l qui est un multiple du saut individuel d'un
grain (comprise entre 10 et 20 mètres) et s'avère d'être de
l'ordre de la taille de la dune. Les grains peuvent passer au-delà de la
dune, tandis que si l est plus petit, les grains sont piégés
derrière la dune et participent ainsi à sa progression.
D'où cette ambiguïté : la dune piège le sable et
c'est le sable piégé qui participe à l'édification
de la dune.
