Sikkel-zandduinen wandelen dwars door elkaar heen

Sikkelduinen zijn in staat dwars door elkaar heen te wandelen zonder hun karakteristieke vorm te verliezen. Veldwaarnemingen van dit opvallende verschijnsel zijn door de Duitse informaticus Veit Schwämmle en zijn (onlangs overleden) collega Hans Herrmann onderbouwd met een wiskundige beschrijving (Nature, 11 december).

Sikkelduinen komen voor in droge, zandrijke gebieden waar de wind steeds uit dezelfde richting waait. Voorbeelden zijn het gebied rond de de Marokkaanse stad Laâyoune en de La Pampa-woestijn in Peru, maar ook op Mars komen ze voor. Hun sikkelvorm is het resultaat van een complex samenspel van wind, turbulentie, pieken in de zandaanvoer en zandlawines aan de achterzijde van het duin. Omdat sikkelduinen met de wind mee `wandelen', met snelheden tot enkele tientallen meters per jaar, geven ze wel eens overlast door wegen of pijpleidingen te bedekken. Die wandelsnelheid is omgekeerd evenredig met de duinhoogte, zodat kleine duinen harder lopen dan grote.

Tot nu toe werd gedacht dat kleine sikkelduinen die een grotere inhalen, de botsing niet overleven en verzwolgen worden. Maar het model dat Schwämmle en Herrmann hebben opgesteld, en dat behalve de morfologie ook de interactie tussen duinen beschrijft, wijst uit dat sikkelduinen net als watergolven dwars door elkaar heen kunnen lopen. De Duitsers losten de wiskundige vergelijkingen op voor een systeem dat in zijn begintoestand bestond uit een grotere en een kleinere zandhoop, met de kleine aan de loefzijde. De windsnelheid werd op 0,5 m/s gezet. Na enige tijd ontwikkelden de ronde hopen zich tot sikkels, terwijl de kleine naar de grote toekroop.

Het Duitse model is het eerste dat raad wist met de hybride toestand waarin beide duinen met elkaar versmolten. Afhankelijk van het verschil in duinhoogte waren diverse uitkomsten mogelijk. Belangrijk hierbij is de stabiliteit van de zandhelling aan de leizijde. Bij relatief grote hoogteverschillen wordt het kleine duin eenvoudig verzwolgen. Maar zijn beide duinen bijna even hoog, dan nadert het achterliggende duin te traag om de leizijde van het grotere duin te kunnen beklimmen omdat het zoveel zand vangt dat het groter – en daarmee trager – wordt dan de voorligger. Zodra het `grote' duin het qua formaat aflegt tegen het `kleine' exemplaar, en er dus sprake is van rolverwisseling, loopt deze van zijn partner weg. Het gaat dus om uitwisseling van zand, maar effectief komt het erop neer dat het kleine duin dwars door het grote heen is gedrongen.

Voor bepaalde hoogteverschillen tussen beide botsende duinen, zo wees het Duitse model uit, blijven beide maten na de botsing intact. Maar er zijn ook situaties dat het kleinere duin van vóór de klap tijdens de interactie iets van zijn formaat inlevert.