A propos d’écologie, l’équation est double.

Laisser une planète en bon état à nos enfants, ET, laisser des enfants en bon état à la planète… aussi et surtout pour pouvoir trouver des solutions intelligentes, utiles, pertinentes pour réparer les dégâts et vivre en harmonie avec la nature, une nature abondante et généreuse.

Pour cela, il nous faut former nos enfants.

Les former pour viser l’excellence et pas la médiocrité.

Nous avons besoin de tous. Des premiers de cordée, comme des derniers de la classe. Tous sont importants. Tous sont utiles. Nous devons collectivement tirer le meilleur et souhaiter le maximum pour chacun de nos jeunes, chacun en fonction de ses capacités et de ses appétences.

C’est de cette façon-là que nous avons des scientifiques qui inventent et tenez, voici une avancée qui sera utile pour réparer les dégâts, éviter les migrations climatiques, protégez les habitats.

S’il ne faut pas nier les risques, il ne faut pas oublier que nous trouverons dans bien des cas des solutions.

Rien n’est linéaire dans la vie !

Cette invention permet d’absorber les vagues : avancée majeure pour la protection des côtes

« Une équipe internationale de chercheurs a franchi une étape significative dans la neutralisation des vagues, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour la protection des littoraux et la création d’habitats flottants résistants. Cette avancée, décrite dans une étude publiée récemment dans Physical Review Letters, repose sur des principes physiques fondamentaux et offre des solutions innovantes pour faire face à l’érosion côtière croissante due au changement climatique.

Cette vue conceptuelle montre un guide d’ondes dirigeant les vagues d’eau vers deux cavités. Ces cavités, pour un choix particulier de dimensions, peuvent générer des ondes secondaires qui annulent entièrement les ondes réfléchies et transmises, démontrant une parfaite absorption.

Plutôt que de recourir à des technologies complexes ou à des sources d’énergie, ces scientifiques ont élaboré des dispositifs d’absorption des vagues basés sur des principes physiques. Leur méthode repose sur l’utilisation de cavités spécialement conçues, qui agissent comme des absorbeurs parfaits de vagues.

La directrice de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Agnès Maurel, explique que cette nouvelle approche marque un changement de paradigme. Elle précise qu’il est désormais crucial de rendre certaines zones côtières calmes pour contrer l’érosion, plutôt que de chercher à exploiter l’énergie des vagues comme cela était fait auparavant.

Comment fonctionne cette technologie ?

Le dispositif conçu par les scientifiques repose sur l’utilisation de deux cavités placées de manière perpendiculaire aux vagues, sur la berge. Ces cavités ont été spécifiquement conçues pour absorber efficacement l’énergie des vagues. La géométrie précise de ces cavités est la clé de leur efficacité: individuellement, elles peuvent réduire la taille des vagues, mais leur combinaison parvient à annuler complètement les forces des vagues.
En ajustant parfaitement ces cavités, les scientifiques parviennent à emmagasiner et à dissiper l’énergie des vagues, rendant ainsi la surface de l’eau remarquablement calme.

Applications potentielles et perspectives futures

Cette découverte ouvre la voie à diverses applications concrètes. Les scientifiques envisagent notamment l’utilisation de ce système d’absorption des vagues pour la protection des côtes contre l’érosion croissante causée par la montée des eaux et les phénomènes météorologiques extrêmes.
Bien que les tests en laboratoire aient jusqu’à présent porté sur des vagues unidirectionnelles, l’équipe de recherche prévoit d’étendre ces travaux pour contrôler des vagues plus irrégulières en temps réel. De plus, des collaborations sont en cours avec des entreprises, notamment une start-up cherchant à développer des moyens de protection pour les bateaux au mouillage.

Un avenir prometteur pour la protection côtière

Cette avancée scientifique offre des perspectives novatrices pour la préservation des côtes et la création de nouvelles structures flottantes résilientes face aux mouvements océaniques. L’équipe de chercheurs envisage également des applications plus larges, telles que des ceintures de protection côtière, offrant ainsi une solution potentielle pour contrer l’érosion et protéger les infrastructures sensibles.

Vanishing Act for Water Waves

November 17, 2023• Physics 16, 196
Cavities at the sides of a water channel can cause waves to be completely absorbed, suggesting new techniques for protecting coastlines.

L.-P. Euvé et al. [1]
Goodbye wave. This conceptual view shows a waveguide directing water waves to pass by two cavities. These cavities, for a particular choice of dimensions, can generate secondary waves that entirely cancel the reflected and transmitted waves, demonstrating perfect absorption (see image below).
If waves of water, light, or sound were to impinge upon a hypothetical object called a perfect absorber, they would be neither reflected nor transmitted; they would simply vanish. Researchers have now demonstrated perfect absorption using ordinary water waves traveling down a narrow channel [1]. The waves are canceled out by their own reflections from cavities built into the side of the channel. With further development, the researchers believe that the effect could be used to reduce erosion or protect sensitive structures by using an array of elements deployed near coastlines.
“We were motivated by the need to control or absorb waves in rivers or to protect coastlines,” says mathematical physicist Agnes Maurel of ESPCI Paris. “Completely absorbing wave energy is even better than redirecting it, and you can also imagine perhaps harvesting such energy.”
But achieving perfect absorption isn’t easy. Over the past few years, researchers working with waves of light or sound have demonstrated something very close to perfect absorption. But no one has created a perfect absorber for water waves.
Maurel and colleagues were inspired to try a new approach based on their own recent mathematical work, which showed that perfect absorption might be achieved by engineering a particular type of resonant structure with which incoming water waves would interact [2]. This work showed that for waves traveling down a straight channel, these structures, when excited by a passing wave, would radiate secondary waves that would perfectly cancel the waves going both forward and backward.

L.-P. Euvé et al. [1]
Without a trace. In this image from the experiments, the waves arriving from the left disappear when reaching the pair of cavities.
To demonstrate this theory in practice, Maurel and her colleagues followed a two-stage procedure: first they analyzed how cavities can produce zero transmission at particular frequencies, and then they fine tuned that setup to produce zero reflection at those same frequencies. They considered a water channel 1.4 m long, 6 cm wide, and 5 cm deep. In preliminary calculations starting from the equations for an ideal fluid—one having no energy losses due to friction—they showed that two small cavities built into the side of the channel could act as the required resonant chambers. These calculations assumed that the two cavities were of identical size, extending away from the channel wall by 4 cm and extending along the channel for 3 cm. For waves in the frequency range that the team studied, these calculations predicted zero transmission at 2.7 and 3.3 Hz.
The team then tested these predictions with water waves in the lab. In close correspondence with the predictions, the researchers found two dips in the transmission-vs-frequency curve—the first very nearly going to zero and the second dipping to about 40%. The discrepancies with theory, the researchers say, reflect the friction losses in the fluid and the approximations employed in the analysis.
This arrangement didn’t produce perfect absorption at either frequency because reflection was significant. But the researchers found that by distorting the two cavities, making one extend slightly farther away from the channel wall than the other, they could achieve perfect absorption—zero transmission and reflection—at 2.9 Hz. Doing so required some trial-and-error adjustment of the precise cavity asymmetry in order to coax the zeros in transmission and reflection to appear at precisely the same frequency.
Maurel and colleagues hope to develop this idea for use in a practical system to protect coastlines from erosion. “The mechanism we have demonstrated for guided waves can be extended into a kind of protective belt in the sea,” she says.
“This is an important paper,” says Sébastien Guenneau of Imperial College London, an expert in wave propagation in a wide range of applications. “The two closely spaced water cavities talk to each other and act like pistons in a motor engine” because their water levels tend to oscillate exactly out of phase. He foresees applications such as “new types of dykes that could contain water with reduced risk of overtopping.” And he says that the resonant structures might also be used to harvest ocean wave energy.
–Mark Buchanan
Mark Buchanan is a freelance science writer who splits his time between Abergavenny, UK, and Notre Dame de Courson, France.

References

1. L.-P. Euvé et al., “Perfect resonant absorption of guided water waves by Autler-Townes splitting,” Phys. Rev. Lett. 131, 204002 (2023).
2. R. Porter et al., “Modeling Autler-Townes splitting and acoustically induced transparency in a waveguide loaded with resonant channels,” Phys. Rev. B 105, 134301 (2022).