Reconstruction, caractérisation et modélisation acoustiques des éclairs d'orages
Auteur / Autrice : | Arthur Lacroix |
Direction : | François Coulouvrat, Régis Marchiano |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Acoustique |
Date : | Soutenance le 19/12/2018 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Jean Le Rond d'Alembert (Paris ; 2006-....) |
Jury : | Président / Présidente : Daniel Juvé |
Examinateurs / Examinatrices : Éric Defer, François Ollivier, Thomas Farges | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Roux, Julien de Rosny |
Mots clés
Mots clés libres
Résumé
Le tonnerre est le son produit par les éclairs. Bien qu’audible, il contient une importante composante infrasonore (f < 20Hz) dont l’origine est toujours en débat. Le tonnerre a été mesuré, dans le cadre de la campagne européenne HyMeX, pendant deux mois (septembre – octobre 2012), dans les Cévennes à partir de deux réseaux de capteurs couvrant la bande de fréquence [0.5–180] Hz. La participation à cette campagne a également permis d’obtenir des mesures électromagnétiques donnant la localisation au sol des décharges de foudre (réseau opérationnel EUCLID) et la reconstruction tridimensionnelle de la décharge orageuse (réseau de recherche HyLMA). De cette base de données, vingt-sept flashes ayant eu lieu à moins de 25 km de la station ont été sélectionnés. Une méthode acoustique originale, permettant la reconstruction et la séparation des différentes composantes d’un même flash a été développée, permettant d’isoler le contenu acoustique des arcs en retour et de montrer sans ambiguïté qu’ils émettent la majorité de l’énergie acoustique, en particulier les infrasons. Par ailleurs, une étude statistique a montré une forte dépendance de certains paramètres acoustiques, telle l’énergie acoustique, à la distance à l’éclair. Un nouveau modèle théorique a ensuite été développé et a montré que le caractère cylindrique de l’éclair favorise l’émanation des infrasons tandis que la tortuosité du canal de foudre apporte une très forte variabilité à champ proche. Les résultats statistiques sur la simulation montrent un très bon accord avec les mesures du terrain. Enfin, un lien entre l’énergie déposée à la source et l’énergie acoustique par longueur de l’éclair a été mis en évidence.