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Le pouls des avalanches et des coulées volcaniques
Des processus physiques complexes se déroulent dans une avalanche de poudreuse. Elle se compose essentiellement de trois couches qui interagissent entre elles pendant l’écoulement (voir illustration): une couche de base granulaire dense, une zone de transition sous la forme d’un écoulement turbulent pulsé ainsi qu’une couche suspendue turbulente diluée contenant de très fines particules (un nuage de poudreuse) qui enveloppe l’ensemble. Pour comprendre ces processus et estimer correctement la force destructrice des avalanches, les scientifiques du SLF scrutent leurs entrailles à l’aide d’instruments de mesure et des capteurs au cours d’expériences menées sur le site de recherches dans la Vallée de la Sionne (commune d’Arbaz, VS). Les valeurs relevées jusqu’à présent indiquent que des pulsations de haute énergie au sein d’une avalanche de poudreuse pourraient être responsables de son effet destructeur. Elles montrent également que des ondes se propagent sur la couche de base dense et que de grandes structures cohérentes apparaissent dans la couche de transition. Ces processus sont étroitement liés à la formation de pulsations destructrices.
Les coulées pyroclastiques présentent également des pulsations
Des vulcanologues néo-zélandais sont parvenus à la même conclusion: les coulées pyroclastiques – des écoulements chauds de cendres et de gaz qui se produisent après des éruptions volcaniques – présentent également un caractère pulsant. A la différence des avalanches de poudreuse, ces flux sont brûlants, ce qui rend leur étude difficile, mais des expériences à grande échelle ainsi que des mesures directes à l’intérieur des coulées pyroclastiques de l’éruption dévastatrice du Whakaari (White Island, Nouvelle-Zélande) le 19 décembre 2019 ont réussi à le montrer: c’est la zone de transition turbulente et pulsante qui est responsable de leur force destructrice et qui l’amplifie.
Recherche transversale
Les chercheurs souhaitent à présent se pencher sur l’origine de ces pulsations destructrices et comprendre encore mieux les mécanismes physiques. Cela devrait être possible grâce à de nouvelles technologies telles que GEODAR et à des infrastructures de laboratoire qui offrent un aperçu sans précédent des avalanches de poudreuse et des coulées pyroclastiques. De plus, la modélisation des écoulements complexes s’est énormément améliorée au cours des dernières années. Les scientifiques se basent sur des données collectées aussi bien sur le site de recherches du SLF dans la Vallée de la Sionne que dans le cadre d’expériences avec des coulées pyroclastiques. Les résultats de ce projet soutenu par le Fonds national suisse profitent donc aussi bien aux chercheurs en avalanches qu’aux vulcanologues. De nouveaux modèles numériques devraient permettre à l’avenir de développer de meilleures mesures de protection dans les deux domaines.