Dans cette opération de recherche, on s’intéresse à la propagation acoustique dans la zone de petits fonds marins, c’est à dire la zone qui correspond au plateau continental et qui est de ce fait, le siège de l’activité humaine la plus importante (pêche, offshore, travaux à la mer, recherche d’objets divers, pollutions par les hydrocarbures….). Cette opération de recherche s’appuie à la fois sur le développement de modèles théoriques et d’expérimentations en cuve. Les essais en cuve permettent en effet de travailler sur des données parfaitement controlées et reproductibles, d’où leur intérêt pour les diverses actions qui sont menées dans cette OR. Signalons que les moyens expérimentaux dont dispose l’équipe sont probablement uniques en Europe et méritent de ce fait une attention toute particulière.

Dans cette OR, plusieurs actions sont menées :

• Etude de la réverbération de volume et de la réverbération de surface. L’objectif est de bien comprendre d’un point de vue physique, comment s’effectue la rétrodiffusion d’une onde acoustique par une surface rugueuse, pour différentes échelles de rugosité et pour différents types de conditions aux limites (sédiment infini, milieu élastique infini, multi couches fluide-élastique…). L’utilisation en ASM de fréquences de plus en plus basses pour augmenter la portée des systèmes amène également à se poser la question de la réverbération de volume due à la présence d’hétérogénéités dans le sédiment (variations locales de la densité et/ou de la vitesse des ondes de compression, présence d’objets élastiques, cailloux…). Les modèles à mettre en place deviennent alors plus complexes et doivent prendre en compte les deux phénomènes. Pour modéliser correctement ce nouveau problème, des expérimentations en laboratoire sur des données calibrées et reproductibles sont indispensables, car les tentatives de validation à la mer des quelques modèles existant ont conduit à des impasses. La connaissance des fonds marins intéresse aussi bien l’ASM militaire (prévision de portée des systèmes) que l’ASM civile (exploitation des images obtenues par sondeur multifaisceaux à des fins de cartographie et de connaissance géologique des fonds marins). Ces études sont soutenues financièrement par des contrats avec IFREMER Brest. De plus, A. Ivakin, chercheur russe en poste aux USA (APL) a obtenu du CNRS un poste de chercheur associé pour travailler sur ces problèmes de réverbération.

• Mesure de la vitesse d’écoulement de fluides à l’intérieur d’un puits de forage (Projet ALIANCE- 5ème PCRD). Cette étude rentre dans le cadre d’un projet européen, visant à la connaissance des effets d’intrusion de fluides à l’intérieur de roches fissurées, avec application à la gestion des risques naturels (pollution des nappes aquifères mais aussi stockage de déchets chimiques ou radioactifs…). En ce qui concerne le travail qui nous a été confié, il s’agissait de concevoir un système qui permette d’accéder à la vitesse d’écoulement de fluides lorsque des fractures de roches débouchent dans un puits de forage. Un système de mesure par effet Doppler a été développé et testé avec succès en cuve. L’adaptation de ce système à la sonde développée par la société ALT qui doit permettre d’instrumenter les puits de forages est à l’étude. Le projet, initialement négocié pour une durée de 3 ans devait s’achever fin 2004, mais une extension de 6 mois a été demandée pour permettre d’effectuer des mesures en puits qui n’ont pu encore avoir lieu.

• Mise en service de la cuve océanique. En marge de ces travaux de recherche, on a développé de nouvelles installations mécaniques dans la grande cuve océanique (25 m de long, 3m de large, 1 à 2.5m de profondeur) afin de permettre de simuler des conditions de propagation en mer dans des zones qui correspondent au plateau continental. En parallèle aux réalisations mécaniques (lissage des sédiments disposés sur le fond de la cuve, déplacement des chariots portant les récepteurs, positionnement précis des différents capteurs…) des logiciels ont été mis au point pour permettre la gestion de l’expérience toute entière (génération de signaux d’émission, tops de synchronisation, lecture des fichiers reçus pendant le déplacement des capteurs de réception…). On dispose actuellement d’un outil unique pour simuler dans des conditions parfaitement contrôlées et répétitives, tous les problèmes d’acoustique sous marine en eau peu profonde (détection d’objets enfouis ou posés sur le fond, cartographie haute résolution du fond, reconnaissance du milieu et caractérisation du sous sol, localisation de sources…). Une première campagne de mesures dans cette cuve vient de s’achever. Il s’agissait de détecter la présence d’objets enfouis dans le fond de sable, en utilisant des techniques d’antennes haute résolution. Z. Saïdi, inscrite en thèse sous la direction du Pr. S. Bourennane (EGIM), a ainsi développé des modèles numériques qu’elle a ensuite testés en cuve. De plus, dans le cadre d’un projet avec EGIDE, nous réalisons des " benchmarks expérimentaux " pour étudier la propagation guidée par petits fonds marins. L’objectif est d’obtenir des données calibrées sur la propagation, données qui seront ensuite installées sur un site Web pour être mises en libre accès aux utilisateurs.

• Une collaboration avec l’Université de Paris X (F. Daout, F. Schmitt) est en cours pour travailler sur les problèmes d’Imagerie multistatique pour le sonar passif.

PUBLICATIONS PRINCIPALES SUR 4 ANS

 1. Revues à comité de lecture

• GUILLERMIN R., LASAYGUES Ph., SESSAREGO J.P., WIRGIN A., Inversion of synthetic and experimental acoustical scattering data for the comparison of two reconstruction methods employing the Born approximation, Ultrasonics, 39, pp 121-131, 2001.
• BOURENNANE S., BENDJAMA A., SESSAREGO J.P., Propagator methods for finding wideband source parameters, Applied Acoustics Vol 63 n°3, pp253-281, 2002.
• SESSAREGO J.P., Scaled models for Underwater Acoustics and Geotechnics Applications, Acta Acustica united with Acustica, Vol 88, pp 707-710, 2002.
• PELINOVSKY E., KHARIF C., RYABOV I. et FRANCIUS M., : Study of tsunami propagation in the Ligurian sea. Natural Hazards and Earth System Sciences,1, 1-7, 2001.
• FRANCIUS M., PELINOVSKY E., et SLUNYAEV A. : wave dynamics in nonlinear media with two dispersionless limits for long and short waves. Physics Letters A ,280(2), 53-57, 2001.
• PAPADAKIS P., BJORNO L., SESSAREGO J.P., TAROUDAKIS M., A non-linear inversion method for recovering the properties of a multi-layered elastic bottom : A laboratory experiment, Acta Acustica / Acustica Vol 89, pp 614-624, 2003.

• 2. Publications dans des ouvrages.
• ZAKHARIA M., MAGAND F., SESSAREGO J.P., SAGELOLI J., Application of time frequency analysis to the characterization of acoustical scattering, published in " Acoustical Interactions with Submerged Elastic structures, Part III, pp168-204, Ed by A. Guran, A. De Hoop and F. Mainardi, Series on stability, Vibration and control of systems, Series B : Vol 5, World Scientific Publishing Company, 2002.

THESES SUR 4 ANS

 Thèses soutenues :

• OUDOT G. : " Etude in situ d’un crustacé zoo-planctonique : Meganyctiphanes norvegica ", Thèse soutenue le 10 Septembre 2001 (co-direction J.P Sessarego, P. David).
• FRANCIUS M : "Contribution à la dynamique des ondes de gravité en eau peu profonde". Thèse soutenue le 16 Juin 2003 (Co-direction J.P Sessarego, C. Kharif), Univ. Aix-Marseille II.