Le mot "tsunami" évoque immédiatement les ravages que peuvent causer ces vagues d'une puissance unique. Les tsunamis dont on entend le plus souvent parler sont causés par des séismes sous-marins, et les vagues qu'elles génèrent peuvent se déplacer à des vitesses allant jusqu'à 250 milles à l'heure et atteindre des dizaines de mètres de haut lorsqu'elles touchent terre et se brisent. Ils peuvent provoquer des inondations massives et une dévastation rapide et généralisée des zones côtières, comme cela s'est produit en Asie du Sud-Est en 2004 et au Japon en 2011.

Mais d'importants tsunamis peuvent également être causés par d'autres événements. L'effondrement partiel du volcan Anak Krakatau en Indonésie en 2018 a provoqué un tsunami qui a fait plus de 400 morts. Grands glissements de terrain, qui envoient d'immenses quantités de débris dans la mer, peut également provoquer des tsunamis. Les scientifiques aimeraient naturellement savoir comment et dans quelle mesure ils pourraient être en mesure de prédire les caractéristiques des tsunamis dans diverses circonstances.

La plupart des modèles de tsunamis générés par des glissements de terrain sont basés sur l'idée que la taille et la puissance d'un tsunami sont déterminées par l'épaisseur, ou profondeur, du glissement de terrain et de la vitesse du « front » lorsqu'il rencontre l'eau. Dans un article intitulé « Régimes non linéaires des ondes de tsunami générées par un effondrement granulaire, " publié en ligne dans le Journal de mécanique des fluides , Alban Sauret, ingénieur en mécanique de l'UC Santa Barbara et ses collègues, Wladimir Sarlin, Cyprien Morize et Philippe Gondret aux Fluides, Laboratoire Automatismes et Systèmes Thermiques (FAST) de l'Université Paris-Saclay et du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), éclairer davantage le sujet. (L'article paraîtra également dans l'édition imprimée du journal du 25 juillet.)

Il s'agit du dernier d'une série d'articles publiés par l'équipe sur les débits environnementaux, et sur les vagues de tsunami générées par les glissements de terrain en particulier. Plus tôt cette année, ils ont montré que la vitesse d'un effondrement, c'est-à-dire la vitesse à laquelle le glissement de terrain se déplace lorsqu'il pénètre dans l'eau - contrôle l'amplitude, ou taille verticale, de la vague.

Dans leurs expériences les plus récentes, les chercheurs ont soigneusement mesuré le volume du matériau granulaire, qu'ils ont ensuite relâché, le faisant s'effondrer comme le ferait une falaise, dans un long, canal étroit rempli d'eau. Ils ont constaté que si la densité et le diamètre des grains dans un glissement de terrain avaient peu d'effet sur l'amplitude de la vague, le volume total des grains et la profondeur du liquide jouaient des rôles beaucoup plus cruciaux.

"Comme les grains entrent dans l'eau, ils agissent comme un piston, dont la force horizontale gouverne la formation de l'onde, y compris son amplitude par rapport à la profondeur de l'eau, " a déclaré Sauret. (Un défi restant est de comprendre ce qui régit la vitesse du piston.) " Les expériences ont également montré que si nous connaissons la géométrie de la colonne initiale [le matériau qui s'écoule dans l'eau] avant qu'il ne s'effondre et la profondeur de l'eau où il atterrit, nous pouvons prédire l'amplitude de l'onde."

L'équipe peut maintenant ajouter cet élément au modèle évolutif qu'elle a développé pour coupler la dynamique du glissement de terrain et la génération du tsunami. Un défi particulier est de décrire la transition d'un glissement de terrain sec initial, lorsque les particules sont séparées par l'air, à un écoulement granulaire sous-marin, lorsque l'eau a un impact important sur le mouvement des particules. Au fur et à mesure que cela se produit, les forces agissant sur les grains changent radicalement, affectant la vitesse à laquelle le front des grains qui composent le glissement de terrain pénètre dans l'eau.

Actuellement, il y a un grand écart dans les prédictions des tsunamis basées sur des modèles simplifiés qui tiennent compte de la complexité du terrain (c'est-à-dire, la géophysique) mais ne capturent pas la physique du glissement de terrain lorsqu'il pénètre dans l'eau. Les chercheurs comparent maintenant les données de leur modèle avec les données collectées à partir d'études de cas réels pour voir si elles sont bien corrélées et si des éléments de terrain pourraient influencer les résultats.