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Spécial “ Acoustique sous-marine ”
Acoustique
&
Techniques n° 48
Pourquoi est-il nécessaire de s’intéresser
encore aujourd’hui à la propagation en eau peu
profonde?
Essentiellement parce que les zones littorales peu profondes
voient se développer depuis quelques années une intense
activité humaine tournée autour de l’exploitation et de la
gestion des ressources océaniques (pêche, construction
et génie côtier, forage, dragage, communication, pose
de câbles et de pipelines, etc). Ce contexte a conduit à
s’intéresser de plus en plus aux problèmes particuliers liés à
la propagation par petits fonds marins. Pour fixer les idées et
s’entendre sur cette dénomination, on désignera par « petits
fonds » la zone correspondant au plateau continental où la
profondeur d’eau peut atteindre une centaine de mètres, et
qui peut s’étendre dans certains cas, sur des distances de
plusieurs dizaines, voire de plusieurs centaines de kilomètres
de la côte. Les spécialistes d’Acoustique Sous-marine (ASM)
savent bien que la propagation sonore en milieu marin est
un des thèmes qui a été fortement développé au cours
des 50 dernières années, plus spécialement pour ce qui
est de la propagation par grands fonds, où les principales
recherches ont été conduites, la plupart du temps, dans le
cadre très strict des applications militaires. De nombreux
modèles ont été développés, permettant la prise en compte
dans les algorithmes, d’environnements océaniques de plus
en plus complexes. Depuis quelques années, l’amélioration
des algorithmes de calcul, due en partie aux performances
des calculateurs modernes, a permis de développer des
schémas numériques particulièrement performants. C’est
ainsi que de nombreux codes de propagation ont été mis
en œuvre, aussi bien pour les applications grands fonds et
grandes distances, que pour les conditions particulières liées
à la propagation par petits fonds. La plupart de ces modèles
considèrent cependant que la propagation s’effectue dans
une géométrie bidimensionnelle (2D), ce qui revient à ne
considérer que des problèmes axisymétriques, mais allège
énormément les algorithmes de calcul. Afin de prendre en
compte les variations du milieu dans toutes les directions, des
codes N×2D ont d’abord été développés. On calcule le champ
acoustique dans plusieurs directions à partir de la source (tout
en restant dans des plans verticaux), et en supposant que
dans une direction donnée, l’onde acoustique ne peut sortir
du plan vertical considéré. Ceci permet de fournir, en première
approximation, une solution acceptable, tout en restant dans
des temps de calcul raisonnables.
Cependant, dans certaines conditions, en particulier lors de la
propagation par petits fonds où l’on observe une interaction
forte des ondes acoustiques avec la surface et le fond, des
effets 3D importants peuvent se manifester et donner lieu
à des phénomènes acoustiques que les modèles N×2D ne
peuvent pas prédire. De tels effets 3D ont été mis en évidence
tant expérimentalement (mesures en cuve et/ou en mer) que
La propagation océanique en eau peu profonde :
modèles et expérimentations
Frédéric Sturm
Laboratoire de mécanique des fluides et d’acoustique
(UMR CNRS 5509)
École centrale de Lyon
36, avenue Guy de Collongue
69134 Ecully CEDEX
Tél. : 04 72 18 60 02
E-mail : frederic.sturm@ec-lyon.fr
Jean-Pierre Sessarego, Didier Ferrand
CNRS
Laboratoire de mécanique et d’acoustique
(UPR CNRS 7051)
31, chemin Joseph Aiguier
13402 Marseille CEDEX 20
Tél. : 04 91 16 41 89
E-mail : sessarego@lma.cnrs-mrs.fr
E-mail : ferrand@lma.cnrs-mrs.fr
Cet article présente les avancées effectuées tout récemment
au niveau du développement de modèles permettant de
prédire la propagation du son dans le milieu marin, en
essayant de prendre en compte toute la complexité de celui-
ci. L’approche développée ici, qui consiste à coupler très
fortement des modèles théoriques et des expérimentations
en cuve, est une approche très prometteuse qui permet
de « tester » rapidement des codes nouveaux dans des
conditions optimales puisque tous les paramètres de
l’expérimentation peuvent être mesurés et contrôlés pendant
toute la durée des essais.