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Spécial “ Acoustics’08 ”
Acoustique
&
Techniques n° 53
Océanographie et Géophysique
es activités scientifiques
d’exploration de l’océan et
de la structure terrestre
, ainsi que leurs prolongements
industriels pour
l’exploitation des ressources minérales
et pétrolières
font largement appel à l’acoustique, qui
représente le moyen privilégié d’investigation à distance et de
transmission sans fil d’informations. Les ondes acoustiques
se propagent de manière très favorisée dans l’eau et les
minéraux, au contraire des ondes électromagnétiques, et
remplacent utilement ces dernières dont l’usage est plutôt
efficace dans l’air et dans l’espace. Initialement et longtemps
réservées aux applications militaires, les techniques
acoustiques ont connu une large diffusion dans tous les
domaines de l’océanographie et de la géophysique, auxquels
elles fournissent aujourd’hui des outils incontournables.
En océanographie, les géosciences marines (géologie,
sédimentologie, géophysique, géotechnique) sont
particulièrement riches en applications. Les ondes
acoustiques sont utilisées comme vecteur de signaux
pour la détection, la mesure et la caractérisation des
diverses composantes de milieu marin et sédimentaire. Les
sondeurs
(verticaux ou multifaisceaux mesurant les temps
de propagation de signaux rétrodiffusés par le fond à des
angles donnés) sont les outils de base pour les levées de
cartes marines représentant le relief sous-marin et utilisées
pour la navigation ou pour la cartographie hydrographique
ou scientifique. On peut également utiliser les informations
énergétiques des signaux de sondeurs (traduisant la
réflectivité de la cible, liée à ses caractéristiques physiques)
pour extraire des informations sur la nature des fonds. La
technologie de ces systèmes de bathymétrie, de plus en
plus complexes en structure matérielle et en traitements,
est actuellement en rapide évolution, et constitue un
passionnant domaine d’innovation technologique : les
plus récents sondeurs multifaisceaux peuvent former
simultanément plusieurs milliers de faisceaux étroits de
1° ou moins, asservis pour compenser instantanément
les mouvements du porteur, et assurent une précision
relative de mesure bathymétrique de l’ordre de 1/1000
e
.
Les
sonars latéraux
, insonifiant le fond en incidence
rasante avec une très fine résolution, sont utilisés pour
relever des «images acoustiques», pour détecter et imager
des objets naturels ou artificiels présents sur le fond, pour
relever les tendances générales ou les détails des faciès
sédimentaires… Ce sont des instruments très courants
et utiles en hydrographie, géologie et sédimentologie
marine, archéologie, étude de l’environnement littoral…
Les
sondeurs de sédiments
émettent verticalement des
signaux modulés à forte énergie et très basses fréquences
(2 à 10 kHz) qui peuvent pénétrer d’une centaine de mètres
dans le sédiment et enregistrer les échos de structures
enfouies (stratification) avec une résolution décimétrique.
D’où leur utilisation en sédimentologie et géophysique, où
ils constituent un excellent complément des systèmes de
sismique, caractérisés par des pénétrations beaucoup
plus importantes et une résolution moins fine. À très petite
échelle, les
célérimètres acoustiques
, utilisés depuis
longtemps dans le milieu liquide, permettent aujourd’hui la
mesure locale dans les sédiments de la célérité acoustique
(de pression, et plus prospectivement de cisaillement) et
complètent utilement l’instrumentation géotechnique.
Dans le domaine de la recherche et l’exploitation des
ressources pétrolières offshore, l’effort porte surtout
sur les techniques de
sismique
, qui n’entrent pas stricto
sensu dans le domaine de l’acoustique. Cette distinction
est d’ailleurs question de convention et de «culture» plutôt
que de réelle différence de nature. Les phénomènes
physiques, les principes de mesures, leur modélisation
et leur exploitation, sont souvent les mêmes entre la
sismique et l’acoustique sous-marine. L’instrumentation
mise en œuvre en sismique se rapproche beaucoup de
celle des sonars passifs basse fréquence (antennes
hydrophoniques horizontales de très grande longueur) ;
et la tendance future sera de remplacer les sources
sismiques impulsionnelles classiques (étinceleurs et
canons à air) par des technologies électroacoustiques pour
émettre des signaux acoustiques très basses fréquences,
Xavier Lurton
IFREMER
Centre de Brest
BP 70
29280 Plouzané
E-mail : Xavier.Lurton@ifremer.fr
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