Des scientifiques de l'EPFL et du SLF décrivent avec précision comment les surfaces de neige et de sable s'érodent lorsqu'elles sont exposées au vent. Leur description peut contribuer à de meilleures prévisions des émissions de poussières des déserts et du transport de la neige en Antarctique, et peut être adapté à d'autres planètes.

Le vent et l'eau transportent avec eux une multitude de particules, entraînant une érosion ou des dépôts, comme les émissions de poussières du désert saharien qui peuvent atteindre l'Europe et les transports de neige qui peuvent… bloquer la circulation.

Francesco Comola et Michael Lehning de l'EPFL et du SLF décrivent avec précision comment le flux du vent affecte une surface générique de particules non homogènes, comme la neige ou le sable, en utilisant une nouvelle théorie qui contribuera un jour à améliorer les prévisions météorologiques. Les résultats sont maintenant disponibles dans le Vol. 44, N° 3 de Lettres de recherche géophysique .

Des descriptions du transport éolien ou fluvial existent déjà, mais c'est la première fois que des lois fondamentales – la deuxième loi de Newton et la conservation de l'énergie – sont utilisées pour décrire comment les particules sont éjectées d'un lit de particules.

"C'est une étape importante car il est étonnant que le processus d'éjection de particules n'ait jamais été décrit jusqu'à présent en utilisant les lois fondamentales de conservation, " dit Lehning, "du moins pas pour un large éventail de sédiments allant du sable hétérogène à la neige."

La nouvelle théorie est suffisamment puissante pour qu'ils puissent prédire statistiquement le nombre de particules éjectées de la surface du lit de particules et soulevées dans le flux, même pour des tailles de particules variables et des propriétés de matériau ou d'écoulement variables.

La théorie peut être considérée comme une généralisation de la façon dont les boules de billard sont dispersées par la boule blanche lors de ce premier coup. Mais à bien des égards, le billard est un cas trivial comparé aux lits de particules dans la nature. Au lieu d'avoir un lit de seulement 15 boules de billard, le modèle peut gérer un grand nombre de particules et donc être appliqué à de vastes zones de la Terre ou d'autres planètes. Au lieu d'avoir une seule boule blanche, il peut y avoir de nombreuses particules incidentes. Au lieu d'avoir des boules de billard de la même forme et de la même taille, les particules peuvent être un mélange de formes et de tailles comme ce que nous voyons dans une poignée de sable ou de neige. Au lieu de boules de billard qui ne s'attirent ni ne se repoussent, les particules peuvent être collantes en raison des forces de cohésion, comme du sable mouillé ou de la neige humide.

Les scientifiques pensent que leur nouveau modèle fera progresser l'étude du développement des dunes et des ondulations, aussi bien dans les régions arides que polaires. Il contribuera également à améliorer les prévisions des émissions de poussières des déserts et du transport de la neige en Antarctique, dont les effets s'étendent de la santé mondiale au temps et au changement climatique. Le modèle peut également aider à trouver la cause de l'intense activité de transport de sable observée sur Mars, où la faible densité de l'atmosphère suggère que les vents ne sont pas suffisamment forts pour éroder les particules de surface.