Dune emergence in multidirectional wind regimes

Emergence des dunes sous des régimes de vents multidirectionnels Les dunes éoliennes résultent de l'entraînement et du dépôt des grains de sable transportés par le vent. Cet écoulement s'adapte à son tour à la forme du lit sédimentaire. Ce couplage entre topographie, hydrodynamique et transport contrôle la taille, orientation et morphologie des dunes, et ce particulièrement durant la phase initiale de leur croissance. Dans cette thèse, nous mettons en évidence l'influence de certains paramètres environnementaux, tel que le régime de vents, la disponibilité en sable et les conditions aux limites du champ de dunes sur la formation des dunes. Pour cela, nous utilisons une approche théorique, couplée à des expériences de laboratoire, des simulations numériques et des études de terrain.Tout d'abord, nous validons la description de l'émergence des dunes dans les zones de fortes disponibilités sédimentaire sous forme d'instabilité linéaire. Ces dunes prennent la forme d'ondes de surface, dont l'amplitude augmente temporellement ou spatialement, suivant si elles se forment au milieu du lit sédimentaire, ou sur sa bordure amont. Leur orientation, longueur d'onde et taux de croissance spatial/temporel sont alors principalement contrôlés par la distribution angulaire des flux de sables.Sur un sol non-érodable, les dunes se développent à partir de diverses source de sédiments (autres dunes, dépôts fluviaux, lacustres, etc ..). Sous des régimes de vents spécifiques, elles s'allongent pour former de longues crêtes linéaires. Nous montrons que l'organisation spatiale de ces dunes est contrôlée par la répartition des sources sédimentaires, et non par une échelle de longueur intrinsèque au mécanisme d'élongation. Ainsi, elles forment des champs de dunes périodiques sur les bordures aval des lits de sédiments, ou des structures isolés dans des zones de dépôt plus localisées. Dans ce dernier cas, elles peuvent atteindre un état d'équilibre stable, dont la morphologie est contrôlée par la période de réorientation des vents.Enfin, nous effectuons une analyse à grande échelle du désert du Namib en nous appuyant sur le cadre théorique du transport sédimentaire et de la morphodynamique dunaire, couplé à des données de vent issues de réanalyses climatiques. Nous comparons alors des observations de terrain à nos prédictions sur les flux de sable et sur les dunes (orientations, morphologies, taux de croissance). Ces résultats permettent ainsi de discuter la formation et l'évolution des mers de sable sur des échelles de temps couvrant plusieurs cycles climatiques. Plus généralement, cette méthodologie permet aussi d'inférer certaines informations sur les vents ou le matériel sédimentaire lorsque celles-ci ne sont pas directement mesurables, ainsi que d'avoir un aperçu de l'évolution et de la résilience des systèmes dunaires soumis à des changements climatiques ou anthropiques.