Dissertations / Theses on the topic 'Sédiments fluviaux – Lion, Golfe du (France)'

Les plateaux continentaux constituent l'exutoire des fleuves et de leur charge sédimentaire provenant de l'érosion des continents. En raison de l'anthropisation des bassins versants, les fleuves charrient également de nombreux contaminants qui se trouvent majoritairement sous forme particulaire, étroitement liés aux particules sédimentaires fines. La dynamique de la matière d'origine fluviale est mal connue et fortement dépendante des caractéristiques morphologiques, hydrodynamiques et du régime fluvial du site considéré. Le plateau continental du Golfe du Lion est une zone dont la dynamique des apports fluviaux a été intensément étudiée depuis plusieurs décennies. Les tempêtes d'est ont été reconnues comme une composante essentielle du transport à travers le plateau. Elles induisent en effet de forts courants dirigés vers le sud-ouest qui exportent les eaux côtières hors du Golfe du Lion vers la marge continentale espagnole, mais aussi des vagues qui remettent en suspension les sédiments. Cette thèse a pour premier objectif d'étudier le devenir des apports du Rhône sur le plateau continental du Golfe du Lion et plus précisément d'évaluer les temps de résidence de l'eau fluviale sur le plateau en réponse aux forçages physiques. Le second objectif est de caractériser la dynamique des bilans sédimentaires du Golfe, en matière de stockage et d'érosion pour différentes régions du plateau, mais aussi de transfert entre ces régions, et finalement d'export vers la pente et la marge continentale espagnole. La méthodologie utilisée repose sur la modélisation numérique hydrosédimentaire de l'automne 2010 à l'hiver 2011 et s'appuie sur des jeux d'observations innovants. Le dispositif numérique se base sur le couplage du modèle 3D SYMPHONIE avec le modèle d'état de mer WW3 et le modèle de transport sédimentaire MUSTANG. Les observations sont issues de mouillages permanents et de la campagne CASCADE (mars 2011) durant laquelle de nombreux instruments ont été déployés. La thèse est organisée en deux parties. La première partie porte sur les temps de résidence de l'eau d'origine Rhodanienne sur le plateau du Golfe du Lion et sur son export hors du Golfe. Les résultats montrent que les temps de résidence, moyennés sur 3 mois, peuvent varier de 30 à 55 jours avec un rôle important des vents forts pour réduire ces temps de résidence. Les voies d'export au sud-ouest du Golfe du Lion ont ensuite été examinées. Dans cet objectif, l'extrémité du plateau continental, qui ouvre vers le plateau continental espagnol, et la pente continentale, qui mène vers le domaine profond, ont été séparées. En raison de la douceur de l'hiver étudié, l'export se fait à 70% vers le plateau espagnol. Ce résultat contraste avec des études antérieures montrant, pour un hiver froid, qu'une telle proportion transitait vers la pente continentale. La seconde partie concerne la dynamique des sédiments, avec pour première région étudiée le prodelta du Rhône. Sur les 8 mois considérés, 20% des apports sédimentaires du Rhône sont stockés sur 140 km2 devant l'embouchure. Le dépôt de sable est presque exclusivement limité à la zone 0-20 m tandis qu'au-delà le dépôt est majoritairement composé de vase. Sur ces zones plus profondes, les tempêtes ont pour effet d'éroder une part relativement faible des dépôts de vase et d'y déposer du sable. La seconde région étudiée est l'ensemble du plateau continental sur lequel différentes zones ont été mises en évidence. Certaines sont dominées par l'érosion des sédiments (e.g. au nord du Cap d'Agde) et d'autres, au contraire, pour lesquelles le dépôt de matière sédimentaire est dominant (e.g. vasière entre Narbonne et Leucate). Finalement, sur l'ensemble de la période étudiée, le plateau continental du Golfe du Lion a connu un flux de matière sortant de l'ordre de 5.7 Mt pour un total d'apport fluvial de 3.2 Mt
The continental shelves are the outlet of rivers and their sediment load resulting from continental erosion. Due to the anthropization of watersheds, rivers also carry contaminants, most of which, in particulate form, are fixed to fine sedimentary particles. The filtering role of the continental shelves with regard to these inputs is poorly known and strongly depends on the morphological, hydrodynamic and river regime characteristics of the site. The Gulf of Lions is an area whose functioning with regard to river inputs has been intensely studied for several decades. Easterly storms have been recognized as an essential component of transport across the Gulf of Lions shelf. They induce strong southwesterward currents that export coastal waters out of the Gulf of Lions to the Spanish margin, as well as swells that resuspend sediment. The first objective of this thesis is to study the fate of the Rhône's inputs to the Gulf of Lions and more precisely to determine the residence times of river water on the shelf in response to physical forcings. The second objective is to study the dynamics of sediment budgets in the Gulf, in terms of storage and erosion for different regions of the shelf, but also of transfer between these regions, and finally of export to the slope and the Spanish continental margin. The methodology used is based on hydro-sedimentary numerical modelling and relies on innovative observation sets. The numerical tool is based on the coupling of the 3D SYMPHONIE model with the WW3 sea state model and the MUSTANG sediment transport model. The abundance of observations during the winter 2010-2011 motivated the choice to carry out the numerical modelling from September 2010 to May 2011. The observations are constitued of permanent moorings on the shelf and many deployed intruments during the CASCADE campaign (March 2011). The thesis is organized in two parts. The first part deals with the residence times of water of Rhodanian origin on the Gulf of Lions shelf and its export outside the Gulf. The results show that the residence times can vary from 30 to 55 days with an important role of strong winds to reduce them. Export routes in southwest of the Gulf of Lions were then investigated. For this purpose, the end of the continental shelf, which opens towards the Spanish continental shelf, and the continental slope, which leads to the deep domain, were separated. Due to the mild winter under study, 70% of exports are toward the Spanish shelf, in contrast to previous results showing that for a cold winter this percentage corresponds to a transfer to great depths via the Cap de Creus canyon. The second part concerns the transfer of sediments. We then focus on the retention of matter on the Rhône prodelta. Over the 8 months considered, 20% of the contributions from the Rhône are stored over 140 km2 in front of the mouth. The sand deposit is limited to the 0-20 m zone while beyond 20 m, the deposit only concerns mud. In these deeper areas, storms erode a relatively small portion of the mud deposits and create new sand deposits. The second zone studied is the entire continental shelf on which erosive zones north of Cap d'Agde and an accumulation on the mudflat between Narbonne and Leucate, in the upper part of the Cap de Creus canyon and at the exit of the Gulf of Lions in front of Rosas Bay are highlighted. Finally, over the period studied, the export of matter out of the Gulf of Lion shelf is about 5.7 M tons for an input of 3.2 M tons by the Gulf of Lions rivers

Un suivi à long terme des flux particulaires, intégrés à l'échelle mensuelle, de la température et de la variance du courant, mesurées toutes les heures, est réalisé sur la marge continentale du Golfe du Lion depuis Octobre 1993. Cette étude doit définir la variabilité spatiale de l'intensité et de la nature des flux particulaires, discriminer leur variabilité temporelle, et enfin analyser le rôle des facteurs contrôlant les échanges de matière entre la zone côtière et l'océan ouvert. Les facteurs de contrôle sont les sources de matière (apports fluviatiles, dépôts atmosphériques, indice de resuspension) et les processus d'échanges entre le plateau et le large (température comme indicateur de plongée d'eau froide, variance du courant). Les analyses statistiques montrent que le transfert de la matière particulaire vers l'océan profond n'est pas contrôlé par les sources de matière mais par la variabilité du courant Nord et la formation des eaux denses hivernales. Pour définir les régions d'importation des eaux du bassin et d'exportation des eaux du plateau, et le processus hydrodynamique prédominant l'exportation de la matière du plateau, des simulations numériques évaluent l'impact des forçages locaux (tension du vent, flux de chaleur, bilan hydrique) sur la variabilité des processus hydrodynamiques, et sur la variabilité induite de l'exportation de matière du plateau. Des gradients d'exportation d'Est en Ouest sur le plateau apparaissent ainsi qu'une corrélation positive entre l'exportation de matière du plateau et les flux particulaires sur la pente et enfin le rôle prépondérant des plongées d'eaux froides sur la variabilité interannuelle des flux particulaires
A long term experiment of monthly downward particle fluxes and hourly currents and temperature has been initiated in 1993 on the continental slope of the Gulf of Lions. This study aims at describing the spatial variation of the intensity and nature of particle fluxes, discriminating the temporal flux variability, and analysing the role of some forcing factors in the control of particle exchange across the margin. Forcing variables include sources of particulate matter on the shelf (river inputs, atmospheric input and resuspension) and cross-slope exchange mechanism derived from in-situ temperature and current records. The statistical analysis of the long term time series underlines that the transfer of particulate matter to the deep ocean is not forced by the sources of matter, and mass fluxes are likely controlled by the meandering of the Northern Current and by winter dense water formation. Numerical simulations have been carried out to check these hypotheses as well as to define the spatial structure of the water exchanges between the continental shelf and the basin and the major hydrodynamic mechanism which controls the export of matter to deep ocean. This modelling approach scans the impact of local atmospheric forcing (wind stress, heat fluxes, precipitation-evaporation budget) on the variability of the oceanic circulation and of mass fluxes within the canyons. Some results showed an East-West gradient of matter export on the shelf, a positive correlation between matter inputs from the shelf and particle fluxes measured on the slope as well as a positive correlation between anomalies of dense water formation rates and interannual variability of particle fluxes

Sous l'effet des facteurs tectoniques et eustatiques, les sédiments marins, situés sur les plateaux continentaux, transitent vers la pente et les plaines abyssales où ils alimentent des édifices plus ou moins vastes. Dans le Golfe du Lion, la Ride Sédimentaire Pyrénéo-Languedocienne, située au pied de la pente catalano-languedocienne, est une levée sédimentaire hypertrophiée d'age quaternaire. Elle forme la levée sud de la vallée du Cap Creus et la levée ouest de la vallée de Sète et se caractérise par la présence de dunes principalement d'origine hydrosédimentaire (sediment waves). Les études sismiques, morphologiques et sédimentologiques menées sur cet édifice constituent une étude multi-échelle permettant d'appréhender son origine, et les facteurs responsables de son édification durant le Plioquaternaire (tectonique salifère, écoulements gravitaires, déformation plastique), ces observations donnant un nouvel éclairage sur les processus régionaux de sédimentation marine profonde
Under effect of tectonical, eustatic and morphological factors, marine sediments mainly confined on the continental shelves, move to the slope and to the abyssal plain where they feed sedimentary bodies more or less extended. In the Gulf of Lions (north-western part of the Mediterranean), the Pyreneo-Languedocian Sedimentary Ridge, located at the foot of the Catalano-Languedocian slope is an enlarged sedimentary levee. It forms the southern levee of the Creus Cape valley and the western one of the Sète valley. This sedimentary ridge is characterised by dune-like structures which have mainly a hydro-sedimentary origin (sediment waves). Seismical, morphological and sedimentological studies conducted on the Ridge form a multi-scale study that allowed us to appreciate its original causes, the factors responsible for its construction during the Plioquaternary (salt tectonics, gravity flows, plastic deformation mechanisms) involving a new regional light

Cette étude à multiéchelles a pour objet la recherche du fonctionnement géodynamique du prisme littoral du golfe du Lion. L'évolution séculaire du prisme sableux émergé et immergé conduit à la mise en évidence de la notion de "disponible sédimentaire" pour caractériser la tendance à l'érosion ou à l'engraissement du littoral en fonction du volume des sédiments présents. A moyen terme, le système littoral réagit à travers deux modes successifs d'évolution : le modèle d"oscillation autour d'une position d'équilibre" (O. P. E) qui traduit le régime ordinaire du comportement des barres et le modèle de "net offshore migration" (N. O. M) qui pointe la tendance à un recul des barres sous l'effet d'évènements paroxystiques préludant à leur dégénérescence. Enfin, à l'échelle événementielle, l'étude permet de souligner le mode de réponse "instantanée" des unités sableuses qui composent le prisme au cours des différentes phases d'une tempête
This multi-scale study aims at understanding the geodynamic functioning of the gulf of Lions littoral prism. The secular evolution of the emerged and immersed sandy prism brings out the sediment availability notion to identify erosion or accretion trends of the shore according to sand volumes in the nearshore. At medium scale, the nearshore bars act in two successive modes: a dynamic equilibrium position (O. P. E. ) during common hydrodynamic conditions and a net offshore migration model (N. O. M. ) showing the seaward migration of bars during high-energy conditions leading up to their degeneration. Finally, at short scale, the study underlines the instantaneous response of shore sandy units during different periods of storm

L'impact des tempêtes et des chaluts sur la resuspension et le devenir du sédiment a été étudié dans le Golfe du Lion. Une première campagne réalisée dans une baie sablo-vaseuse a permis d'étudier l'effet d'une tempête sur la resuspension. Les résultats ont montré une augmentation de la turbidité dans toute la colonne d'eau. Un flux particulaire a été calculé, montrant la limite d'érosion par le pavage. Le temps de résidence du sédiment fin en suspension après le pic de la tempête est d'environ une semaine. Un modèle 1DV de couche limite turbulente a donné une bonne comparaison avec les observations et a montré qu'une telle tempête pouvait resuspendre du sédiment jusqu'à 40m, correspondant à la transition sable-vase. Une seconde campagne a permis d'estimer les caractéristiques des panaches turbides et les flux de resuspension générés par des chaluts de fond (géométrie, concentration en sédiment resuspendu, taille des grains) sur différents substrats. L'observation et la modélisation d'un panache ont montré que la plupart du sédiment en suspension se dépose au bout de quelques heures, et que le sédiment fin restant en suspension pourrait alimenter la couche néphéloi͏̈de de fond. L'impact des deux processus de resuspension a été comparé en conditions hivernales à l'aide d'un modèle hydrodynamique couplé à un modèle de transport sédimentaire. Les résultats indiquent que la resuspension naturelle concerne surtout les fonds sablo-vaseux jusqu'à 40m, alors que la resuspension anthropique est maximale sur les fonds vaseux vers 90m. Alors que les quantités remobilisées par les vagues et les courants excèdent celles induites par les chaluts, les quantités exportées sont comparables
The impact of storms and trawling on the resuspension and transport of sediment in the Gulf of Lion has been studied. A first experiment conducted in a muddy-sand bay, illustrated the effect of a major storm on sediment resuspension. The results revealed a strong turbidity increase throughout the whole water column. Particulate flux were estimated and highlighted the limitation of erosion by bed armoring. Residence time of suspended fine particles after the peak of the storm was about one week. A 1DV oscillatory turbulent boundary layer model compared well with the observations and further showed that such storms could resuspend sediment up to 40 m depth, corresponding to the sand to mud transition limit. A second experiment aimed at estimating the characteristics of the turbid plumes and the resuspension fluxes generated by bottom trawls (geometry, resuspended sediment concentration, grain size) on different muddy substrates. Monitoring and modeling of plume deposition showed that most of the resuspended sediment settled within a couple of hours, and that the remaining suspended fine sediment could feed the bottom nepheloid layer. The impact of both resuspension processes was compared in winter conditions using a sediment- and hydro- dynamics model. Results indicate that waves and currents resuspend primarily muddy-sand sediments of the inner-shelf, between 20 and 40 m deep, whereas trawling-induced resuspension is maximum on muddy sediment between 80 and 100 m depth. Whereas the quantities resuspended by waves and currents clearly exceed those induced by trawling, the quantities of exported particles are comparable

La problématique du trait de côte revient constamment dans les problèmes environnementaux littoraux. Depuis 6000 ans, le trait de côte s’est déplacé. Le golfe du Lion (mer Méditerranée) constitue un laboratoire naturel exceptionnel pour l’étude de la migration du trait de côte en milieu microtidal, de par les présences de lagunes en arrière du cordon et de barres subtidales sur l’avant-côte. Les lagunes sont des milieux où l’enregistrement sédimentaire est bien préservé, permettant de reconstruire l’évolution de la lagune et la construction de la barrière littorale. Le premier objectif de ce travail est de caractériser l’évolution de la lagune de Thau et du lido de Sète à travers l’étude du remplissage sédimentaire. Utilisant les techniques de sismique réflexion et de carottages sédimentaires, trois unités principales ont été décrites. Leur analyse et les datations obtenues ont permis de reconstruire les principales étapes de l’édification de la lagune. Les littoraux présentant deux barres sédimentaires ont été largement observés en milieux méso- et macrotidaux. Leur étude en milieu microtidal étant moins fréquente, le système à deux barres festonnées de Leucate-Plage a donc été observé depuis 2000. Le second objectif de ce travail est de proposer un modèle conceptuel d’évolution basé sur la morphodynamique de ce système, à partir de suivis géophysiques et hydrodynamiques. Ce modèle, basé sur différentes séquences évolutives observées, a nécessité la création de nouveaux états de plage incluables dans les classifications usuelles. Il met en évidence l’importance de la hauteur significative et de l’incidence de la houle dans les changements morphologiques des systèmes
Problems in coastal environments are often linked to the position of the shoreline, which has moved for 6000 years. Gulf of Lion (Mediterranean Sea) is an exceptional natural laboratory for morphodynamical studies of the shoreline in microtidal environment, using the existence of coastal lagoons behind the barrier island and subtidal sandbars on the shoreface. Lagoons are environments where the sedimentary infill is well preserved. The sedimentary record can be used for the paleo-reconstruction of the lagoon and of the sandy barrier. The first goal of this work is to characterize the evolution of Thau lagoon and Sète sandy barrier from the sedimentary infill. Using data of seismic reflexion and sedimentary cores, three mains units have been described. The main steps of the lagoon edification have been reconstructed using the analyses and the datation of the sedimentary samples. Coast showing systems with two sandbars have been observed in meso- and macrotidal environments. Their study in microtidal environment is less abundant, that’s why the system of Leucate Beach has been studied since 2000. The second goal of this work is to propose a conceptual modeling based on the morphodynamics of the system, from geophysical and hydrodynamical data. This model is based on morphodynamic observed sequences, it is necessary to create two beach states which can be included in the usual classification. It shows the role of the significant wave height and the incidence of the waves in the morphodynamics of the system

L'evolution du climat et l'histoire de la vegetation dans le golfe du lion au cours du dernier cycle climatique ont ete retracees a travers l'analyse palynologique dans le cadre chronologique du c#1#4. Cette etude a porte sur quatre sequences sedimentaires marines dont les diagrammes polliniques ont suggere l'existence de lacunes de sedimentation et ont permis, pour la premiere fois, de proposer des ages precis pour les differents corps sedimentaires. Les changements reconnus en mediterranee occidentale sont en phase avec l'evolution globale du climat : c'est la premiere fois qu'une sequence palynologique couvrant une grande partie du dernier cycle climatique est enregitree au voisinage le littoral nord-ouest mediterraneen. L'impact humain est surtout marque sur les diagrammes polliniques des deux carottes recentes par l'extension maximale des cultures (juglans, olea, castanea, vitis, cannabis, etc. ) et celle des plantes ruderales marqueurs antrhopiques (rumex, plantago, etc. ). En egard aux reserves que l'on peut apporter sur le sens de certains assemblages polliniques, les variations de la vegetation et du climat telles que nous les avons percues dans ces sondages marins apparaissent coherentes avec les donnees polliniques provenant de sites continentaux du centre de la france et des sites continentaux ou marins d'italie meridionale.

Ce travail represente une contribution a un programme visant a etablir des correlations entre les changements globaux (climatiques, glacio-eustatiques) du quaternaire recent et la genese des corps sedimentaires sur la marge continentale rhodanienne (programme d. B. T. , theme message sedimentaire et paleobiologique). Il repose sur l'analyse et l'interpretation de prelevements par carottage realises suivant un transect allant de l'embouchure du rhone a la pente continentale. La chronologie des depots a ete etablie par correlation avec les donnees sismiques haute resolution acquises par ailleurs, les datations par le 14c des niveaux coquilliers et la methode paleomagnetique des variations seculaires. Outre les parametres classiquement utilises (lithologie, texture, geotechnique, mineralogie, nature des composants), une attention particuliere a ete portee a la recherche de marqueurs, organiques (polysaccharides), paleobiologiques (ostracodes) et mineralogiques (carbonates). Ces derniers ont apporte des informations supplementaires sur l'origine et les conditions de mise en place des depots. Trois ensembles sedimentaires (de bas niveau marin, transgressif et de haut niveau marin), separes par des discontinuites (surfaces de ravinement et/ou d'inondation), sont distingues sur la base de l'evolution verticale et laterale des parametres analyses. Une reconstitution des paleoenvironnements et de leur evolution durant le quaternaire terminal est proposee.

La dynamique des matières en suspension joue un rôle primordial au sein de la zone côtière en étant le principal vecteur de matière particulaire depuis les sources (rivières) vers les puits (marges continentales, canyons sous-marins, océan profond). Le suivi de cette dynamique, notamment pendant les évènements de crues des fleuves et des tempêtes, est primordial afin d’estimer les budgets sédimentaires des marges continentales, de suivre l’évolution des habitats benthiques et de déterminer le rôle de cette dynamique dans le transport de contaminants. Cette thèse a pour objet l’étude des impacts de tels évènements sur la dynamique des particules en suspension au sein du Golfe du Lion (Méditerranée). Une approche multiplateforme, couplant les différentes plateformes de mesures existantes (campagne en mer, glider, satellite, mouillage, bouée côtière) et basée sur la mesure de la turbidité en terme quantitatif et qualitatif a été adoptée. Les résultats ont permis de décrire 1) la dynamique des néphéloïdes en fonction des forçages (vents, vagues, courants) durant des évènements de crue du Rhône et de tempête marine, 2) la variabilité spatiale et temporelle de l’assemblage particulaire lors de ces mêmes évènements par une caractérisation in situ et 3) de montrer le rôle des plateformes autonomes du type gliders dans le suivi de la dynamique des matières en suspension en zone côtière
Coastal suspended particulate matter dynamics play a main role in the fate of land-derived material from the source (rivers) to sink (continental margins, submarine canyons, deep sea). The monitoring of this dynamic, especially during flooding and storm conditions, is decisive to understand factors impacting sedimentary budgets of continental margins, health of benthic habitats and spread of contaminants. The aim of this PhD is to study the impacts of such events on the suspended particles dynamics over the shelf of the Gulf of Lions (NW Mediteranean). A multi-platform approach, combining existing observation platforms (survey, glider, satellite, mooring and coastal buoy) and based on the measurement of the turbidity was adopted. Results enabled to describe 1) the impacts of forcings (winds, waves, currents) on the dynamics of nepheloid layers during flooding and storm conditions, 2) the variability of the particle assemblage during such events through an in situ characterization and 3) the role of gliders in the monitoring of suspended particles dynamics within the coastal zone

Les activites et les flux de 210po et de 210pb ont ete mesures sur la fraction totale dans la colonne d'eau, sur du materiel collecte par des pieges a particules et sur du sediment. Le canyon du cap ferret (golfe de gascogne) et le canyon lacaze-duthiers (ouest du golfe du lion) sont des zones de focalisation importantes pour le 210pb. Le canyon du grand-rhone (est du golfe du lion) montre un bilan quasiment a l'equilibre dans les plieges, mais la focalisation est bien marquee au niveau du sediment. Pour toute la marge du golfe du lion, cette focalisation dans le sediment s'observe principalement sur la pente continentale et sur la vasiere mediane du plateau. Dans le canyon du cap ferret comme dans celui du grand-rhone, le 210pb et le 210po ont permis de caracteriser l'origine du materiel collecte par les pieges. Il provient pour sa majeure partie de deux sources. Une premiere source en surface, constituee de materiel issu de production biologique et de materiel lithogene. Une deuxieme source, plus profonde, liee a de la resuspension sur le haut de pente ou les interfluves. Les activites en 210po et 210pb dans les pieges ne montrent aucune relation avec la nature des constituants majeurs. L'adsorption de ces elements est prioritairement liee a la quantite de particules disponible. Sur chacune des pentes, les taux de sedimentation diminuent avec la profondeur d'eau. Ils varient de 0,4 a 0,06 cm/an dans le canyon du cap-ferret (400 a 3000 m de fond) et de 0,5 a 0,05 cm/an pour toute la marge du golfe du lion (50 a 2000 m)

L'objectif de l'etude est d'apprehender le comportement geochimique de douze elements traces dans les sediments de la marge continentale du golfe du lion grace a une methodologie specifique. Une attaque acide totale a permis la determination du contenu metallique total. Celle-ci doit cependant etre completee par une etude du fractionnement geochimique des elements pour etablir des relations directes avec le sediment. Le contenu metallique de diverses phases chimiques du sediment a ete obtenu grace au schema d'extractions sequentielles du programme mesures et essais. La determination des concentrations totales et extractibles par icpms a exige l'emploi des methodes de calibration externe et d'etalonnage interne. Un test a valide l'ensemble de ces methodes et demontre qu'elles sont suffisamment reproductibles et precises pour etre appliquees a une etude environnementale. Plusieurs methodes d'interpretation des resultats sont utilisees pour classer les elements en trois groupes (detritiques, intermediaires et anthropiques) a l'interieur desquels les distributions verticale et spatiale apparaissent similaires. La distribution des elements detritiques est gouvernee par la composition du sediment et donc par les apports, la dispersion et l'accumulation du materiel terrigene. La distribution des elements intermediaires est regie par les conditions physico-chimiques. Enfin, les elements anthropiques doivent essentiellement leur distribution a la proximite des sources. Les variations geochimiques observees sur la marge du golfe du lion s'expliquent ainsi en terme de variations d'environnement de depot et de sources naturelles et anthropiques. Cette etude a permis la caracterisation geochimique d'une marge essentiellement detritique. Elle montre que l'analyse multi-elementaire peut etre utilisee pour identifier et estimer la contribution relative des principaux facteurs externes et internes influencant la distribution des elements traces dans les sediments marins.

Parmi les contaminants introduits dans l'environnement, les éléments radioactifs artificiels apparaissent particulièrement importants à prendre en considération du fait de leur toxicité chimique et/ou de leur radiotoxicité. De nombreux radio éléments étant susceptibles de se retrouver associés aux sédiments, l'étude de la dynamique sédimentaire est un préalable nécessaire à l'étude de leur dispersion en mer. Cette thèse s'intéresse au devenir des sédiments dans le Golfe du Lion (NW de la Méditerranée) et en particulier à l'impact des apports du Rhône, principal vecteur de matière particulaire vers le milieu marin. Afin d'étudier les mécanismes du transport particulaire à différentes échelles spatiales et temporelles, cette thèse s'appuie sur la modélisation mathématique. Le modèle hydro-sédimentaire mis en place dans le Golfe du Lion, qui prend en compte l'effet conjoint des vagues et des courants, a été étayé par l'analyse de données hydro-sédimentaires récemment acquises. Des observations in situ obtenues au cours des expériences CARMA (hiver 2006/2007) et SCOPE (hiver 2007/2008) ont été utilisées pour mieux comprendre les processus physiques contrôlant le transfert des particules au niveau du prodelta du Rhône et valider le modèle mis en place. La période de la crue centennale du Rhône de décembre 2003 a également été simulée afin d'étudier l'impact de ce type d'évènement extrême sur le devenir des sédiments. Pour l'ensemble des périodes considérées, les observations et les simulations utilisées conjointement ont permis de mettre en évidence la capacité d'érosion et de transport importante induite au niveau du prodelta lors des tempêtes de sud-est

Les rivières représentent la principale voie de transport de la matière organique particulaire (MOP) du continent vers le plateau continental et sont capables de rejeter d'importantes quantités de cette matire organique lors d'événements de crue, courtes mais violentes, communément associées aux tempêtes d'Est. La matière terrestre délivrée par les rivières lors des événements de crue est stockée sur le plateau continental. Ensuite, les conditions hydrodynamiques survenant sur le plateau sont capables de transférer cette matière vers le bassin profond, le long de canyons sous-marins. Cette étude a permis d'évaluer simultanément les variations de quantité et d'origine de la MOP dans plusieurs rivires se déversant en mer Méditerranée NO lors d'un événement de crue, mais aussi dans les particules sédimentées de deux piges à particules déployés sur le flanc sud du canyon du Cap de Creus et dans les sédiments superficiels le long de 4 radiales perpendiculaires au plateau continental du Golfe du Lion, réalisés en Mars 2011. Les résultats obtenus nous aideront à comprendre les échanges terre-mer
Rivers represent the primary pathway for particulate organic matter (POM) transport from continent to the continental shelf and are capable of discharging significant amounts of this organic matter during the occurrence of short but violent flash flood events, commonly associated with eastern storms. Terrestrial matter delivered by rivers during flash flood events is stored into continental shelf. Then, hydrodynamic conditions occurring at the shelf are capable of transferring this matter to the deep sea along submarine canyons. This study has allowed to simultaneously assess the variations of the quantity and origin of the POM in several rivers discharging into the NW Mediterranean Sea during a flash flood event, in the settling particles of two sediment traps deployed into the southern flank of the Cap de Creus canyon; and in the surficial sediments along 4 transects perpendicular to the continental shelf during March 2011. The obtained results will help us to understand land-sea exchanges

Une approche modélisante du potentiel TSL le long des plages du golfe du Lion est proposée sur la base du modèle d’ingénierie côtière Unibest-LT (Deltares). Sont exploités en entrée de modèle des données de houle de 1979 à 2010 (base de données ANEMOC-2 produite par le Cerema à partir d’une approche modélisante également) conjointement à des données topo-bathymétriques haute résolution LiDAR (base de données Litto3D produite conjointement par le SHOM et l’IGN). Le potentiel de TSL annuel est calculé pour 157 profils topo-bathymétriques couvrant l’ensemble des ∿250 km de littoral étudié dans ce travail de thèse.En premier lieu, le potentiel de TSL annuel résultant est d’abord estimé sur la base d’une année de houle type, établie à partir de 31 ans de houle horaire entre 1979 et 2010, puis pour chaque année entre 1979 et 2010. La différence observée avec le potentiel de TSL annuel résultat « type » permet de discrétiser les années en trois situations : anomalie positive, anomalie négative ou proche de la normale. Par ailleurs, un lien est clairement établi entre la variabilité interannuelle identifiée dans les simulations et les tempêtes. En outre, cette analyse interannuelle menée à l’échelle des plages du golfe du Lion amène à affiner les limites des cellules de dérive littorale potentielle, pour lesquelles trois scénarios d’organisation sont établis : habituel, occasionnel, exceptionnel.Enfin, le lien entre potentiel de TSL annuel résultant et variations du rivage est testé, conformément au large corpus bibliographique qui existe à ce sujet en ingénierie côtière. Cependant, les résultats s’avèrent décevants : une remise en cause de la théorie sous-jacente est proposée
Wave data from 1979 to 2010 derived from a large-scale modelling database (ANEMOC-2) were used together with high resolution topo-bathymetric LiDAR data as inputs within the coastal engineering model Unibest-LT (Uniform Beach Sediment - Longshore Transport). The spatial and temporal coverage of these data offers a unique opportunity to carry out a comprehensive study of potential longshore transport intensity and direction.Over the 250 km-long stretch of coast covering the study area, the longshore drift directions computed with the 30-year mean wave climate closely match those of previous findings based on experimental geomorphological methods.Potential LST rates are then computed for each year individually over the 1979-2010 period. Deviations from the 30-year mean LST rates are used to identify 3 cases: positive anomalies, negative anomalies and close to normal. Storm contributions to longshore transport are brought into light: inter-annual variability in LST rates is strongly correlated to >4 m waves occurences.The relationship between LST rates gradients alongshore and shoreline changes is also investigated : despite the significant amout of papers on that subject, results showned in this thesis appears to be disappointing.In the light of these findings, coastal drift cell boundaries are defined taking into account the 30-year mean potential LST rates and the inter-annual variability. This thesis thus highlights the good potential of longshore transport modelling in yielding coherent results that are essential from a shoreline management perspective for future coastal sustainability

Le golfe du Lion est une marge continentale à construction deltaïque soumise à l'impact des apports sédimentaires (1) du Rhône, un des plus gros fleuves méditerranéens, à caractère saisonnier ; (2) ainsi que d'une série de fleuves côtiers à caractère torrentiel. Des zones de dépôts temporaires du matériel fin se développent en face de ces fleuves vers 30 m de profondeur à la limite d'action des houles de tempête. La dynamique de ces zones soumise à l'impact des évènements extrêmes joue un rôle important dans (1) la dissémination des sédiments fins et des contaminants associés depuis les sources (bassins versants) jusque vers le large, et (2) la qualité des eaux dans la zone littorale. Une station de suivi automatique haute fréquence et à long terme a été installée sur le fleuve Têt, exemple de fleuve côtier méditerranéen à caractère torrentiel et sur son prodelta afin de suivre la variabilité, l'impact des évènements hydro-climatiques sur le devenir des sédiments fins dans la zone littorale. Les crues engendrées par les entrées maritimes sont les principales sources de sédiments fins à la zone littorale. Les tempêtes qui accompagnent ces crues créent une redistribution de ce matériel vers la vasière circa-littorale vers 50 m de profondeur et la limite du plateau où se situent les canyons sous-marins. La succession de ces évènements extrêmes au cours de l'année détermine la conservation du matériel fin dans la zone littorale ou son exportation vers le large. Une forte variabilité interannuelle existe également dans le golfe du Lion entre des années humides avec de fortes crues et tempêtes apportant et redistribuant de grandes quantités de matériel sédimentaire sur le plateau et des années sèches caractérisées par des courants intenses à l'origine de plongées d'eaux denses dévalant et érodant le plateau jusqu'au canyons sous-marins. Les évènements hydro-climatiques extrêmes (crues, tempêtes, plongées d'eaux denses) sont les acteurs principaux qui façonnent les fonds sédimentaires du golfe du Lion. L'impact des activités humaines et du changement climatique sur la fréquence de ces évènements extrêmes semble jouer un rôle important sur la variabilité de la qualité du milieu littoral et du devenir des sédiments fins et contaminants.

Les contaminants, dissouts ou adsorbés sur les particules, sont principalement délivrés au milieu marin par les fleuves. La dynamique sédimentaire constitue alors un proxy de la dynamique de ces contaminants. Cette thèse s'inscrit dans le projet ANR AMORAD, et se focalise sur la dynamique du matériel particulaire délivré par le Rhône au Golfe du Lion (Méditerranée nord-occidentale), principal contributeur d'apports solides au Golfe (80 % des sédiments). Alors que des études antérieures ont permis de bien représenter les processus au niveau du fond, les processus régissant les comportements des matières en supension (MES), majoritairement rencontrées dans le panache turbide du Rhône, sont encore mal apréhendés. En vue de mieux décrire la dynamique de ces MES et d'améliorer les modèles hydrosédimentaires existants, l'objectif est de mieux caractériser ces particules. À cette fin, un vaste jeu de données issu de capteurs déployés in situ (données collectées pour 12 campagnes en mer, réalisées de 2011 à 2016) a été exploité, permettant d’obtenir une vision 2D verticale mais seulement ponctuelle (spatialement et temporellement). De façon complémentaire, une base de données d'images satellitaires (donnée couleur de l'eau du capteur MERIS-300m acquise entre 2002 et 2012), offrant une vue plus synoptique et long terme mais uniquement en surface, a été exploitée. Le jeu de données d'images satellitaire (plus de 800 images) a été traité de façon innovante par l'application d'un traitement semi-automatique permettant l'extraction de différentes métriques du panache turbide du Rhône (e.g. aire, limites d'extension, forme, centres géométriques, concentrations). La distribution spatiale et les caractéristiques physiques des MES telles que leur concentration dans l'eau, leur diamètre médian ou encore leur vitesse de chute ont été étudiées et estimées en fonction des différents forçages hydrométéorologiques actifs sur la zone d'étude (e.g. débit du Rhône, vents dominants). Un nouveau modèle hydrosédimentaire reposant sur le couplage du modèle hydrodynamique MARS-3D et du module sédimentaire multiclasse MIXSED a été configuré et les données in situ et satellitaires ont pu être mobilisées afin de contraindre la vitesse de chute des sédiments, paramètre clef de la modélisation de la dynamique hydrosédimentaire
Contaminants, which can be dissolved in water or adsorbed on particles, are mainly delivered to the coastal environment by rivers. Thus, sediment dynamics reperesent a relevant proxy of contaminants dynamics. ThisPhD thesis is part of the ANR AMORAD project, of which one workpackage focuses on the fate of sediments in the coastal environment. This work focuses on the dynamics of Rhône River sediments in the Gulf of Lions (north-western mediterranean), this river delivering 80 % of the sediments of the Gulf. While previous studies over the area allowed a better understanding of physical processes at the water-sediment interface, processes driving suspended particulate matter (SPM) dynamics are still poorly understood. To better describe this SPM dynamics and improve hydrosedimentary models, the aim is to better characterize these particles. To this end, a large dataset collected from in situ deployed sensors (data collected for 12 field campaigns, conducted from 2011 to 2016) was analyzed to get a 2D vertical but ponctual view (both spatially and temporally). Complementary, a satellite images dataset (MERIS-300m ocean colour archive from 2002 to 2012) was built in order to get a long term and more synoptic view (but limited to surface).This dataset (more than 800 images) was originaly studied, applying a semi-empirical process to extract various Rhône River turbid plume metrics (e.g. area of extension, south-east-westernmost points, shape, centroids, SPM concentrations). Plume metrics and physical properties of SPM such as their concentration in water, their median diameter or their settling velocity were investigated regarding the different hydrometeorological forcings (e.g. Rhône River discharge, prevailing winds). A new hydrosedimentary model, based on the coupling of the 3D hydrodynamical model MARS-3D and the sedimentary module MIXSED, was set and ocean color and in situ data were used to constrain the settling velocity of particles, key parameter of hydrosedimentary modelling

Les fleuves assurent le transport des matières particulaires vers la mer, introduisant ainsi du sable, des nutriments et des contaminants. Les fleuves méditerranéens sont de part leurs caractéristiques (relief accidenté, climat contrasté) naturellement riches en matières en suspension (MES), mais leurs flux sont aujourd’hui largement modifiés par la construction de barrages. Cette étude vise à comprendre la variabilité et l’évolution des apports fluviaux en MES en Méditerranée par une approche multi-échelle : (1) Dans le Golfe du Lion, les flux de MES (et nutriments associés) ont été estimés à long terme grâce à la nouvelle méthode SiRCA (Simplified Rating Curve Approach). La lithologie est le contrôle principal pour la variabilité spatiale de ces flux, ce qui attribue au Rhône le rôle dominant dans les apports totaux (95%). (2) Dans le bassin méditerranéen, une quantification complète des apports par l’ensemble des fleuves a été établie (modélisation empirique) dont 35% de MES sont aujourd’hui retenus dans les grands barrages (GB). (3) Dans le bassin du Maghreb, la retenue sédimentaire par les petits barrages a pu être estimée égale à celle des GB
Rivers ensure the transport of suspended particulate matter (SPM) to the Sea, introducing sand, nutrients and contaminants. According to their drainange basin characteristics (mountainous relief, contrasting climates), Mediterranean rivers are naturally rich in SPM, but their fluxes are largely altered today because of damming. This study aims to understand the variability and evolution of the riverine SPM inputs to the Mediterranean sea by a multiscale approach. (1) In the Gulf of Lion, total SPM fluxes (and associated nutrients) were estimated on the long term through the development of a new method SiRCA (Simplified Rating Curve Approach). The lithology is the main control for the spatial variability of these fluxes, which attributes to the Rhône River the dominant role in the overall fluxes (95%). (2) In the Mediterranean basin, empirical modeling could be established which allows for the first time a complete quantification of the inputs by all the rivers in this region (997 Mt/an). It also confirms the importance of lithology among the dominant controlling factors. By combining this model with a database of large dams in this region, it has been calculated that about 35% of SPM are today retained behind dams. (3) In the Maghreb basin, finally the role of sediment retention by small dams and hillside reservoirs has been studied. A new database on these reservoirs was created and combined with the database on large dams. This study demonstrates that small dams probably retain the same amount of sediments that large dams