Добірка наукової літератури з теми "Dynamique hydro-sédimentaire – Méditerranée (mer)"

L'etude morphodynamique et hydrosedimentaire de la zone littorale du golfe du lion est une contribution a la comprehension de son evolution en tenant compte d'une necessaire integration d'echelles de temps : d'une part, celle de l'actuel, par un suivi pluriannuel de secteurs cotiers particuliers, d'autre part, celle de l'holocene, par une reconnaissance des changements littoraux intervenus depuis l'achevement de la transgression postglaciaire. Conduit dans deux regions ou s'observent des modifications rapides de la zone littorale, le travail a ete construit sur une etude des facteurs du milieu naturel et des transformations morphologiques et sedimentologiques consequentes. L'approche experimentale et par simulation des processus actuels a ete mise en perspective geologique dans le cadre chronologique du quaternaire superieur.

Obtenir des estimations précises des bilans sédimentaires sur le continuum terre-mer et comprendre comment ces bilans affectent la dynamique des littoraux est devenu un enjeu crucial dans le contexte actuel de montée du niveau marin et de recul du trait de côte. Les fleuves côtiers méditerranéens, du fait d’un caractère torrentiel lié à des événements météorologiques intenses, sont caractérisés par des épisodes de crues brefs mais violents durant lesquels la majorité du flux d’eau et de sédiments est apportée à la zone côtière en quelques jours. Ce mode de fonctionnement épisodique impacte également leurs embouchures qui peuvent se retrouver obstruées par le développement de flèche sableuse et conduire durant la concomitance des évènements de tempête et de crue à de fortes submersions en zone littorale.Cette thèse a pour objectif de mieux comprendre le fonctionnement de ces embouchures intermittentes et leurs interactions avec les apports en sédiments des fleuves qui y sont associés selon un continuum terre-mer. Une approche spatio-temporelle multi-échelles (terre-mer) couplant des données d’observations morphologiques, hydro-météorologiques et de suivi du transport sédimentaire a été appliquée sur le fleuve Têt, un exemple de fleuve côtier méditerranéen. Les résultats ont permis de 1) mieux comprendre le fonctionnement de ce système d’embouchure intermittente régie par des processus auto-allocycliques et anthropiques, 2) améliorer les estimations de flux de matières en suspension, apporter les premières estimations de flux de sable en suspension et à proximité du fond ainsi que de comprendre le rôle de la morphologie sur leur transfert vers la zone côtière et 3) améliorer la compréhension des événements concomitants de tempête et de crue sur la dynamique de réponsemorphologique et du transport sédimentaire associé
Obtaining accurate estimates of sediment budgets on the land-sea continuum and understanding how these budgets affect coastal dynamics has become a crucial issue in the current context of rising sea levels and retreating coastlines. The torrential nature of mediterranean coastal rivers, linked to intense meteorological events, is characterized by brief but violent flooding episodes, during which most of the water and sediment discharge is delivered to the coastal zone in a few days. This episodic behavior of operation also has an impact on their river outlet as well, which can become obstructed by the development of sandy spits, leading to heavy flooding in coastal areas during concomitant storm and flood events. The aim of this thesis is to improve our understanding of intermittent river mouths processes, and to assess their interaction with the sediment transport in a land-sea continuum. A multi-scales (land-sea) spatio-temporal approach combining morphological, hydro-meteorological and sediment transport monitoring data was applied to the Têt River, an example of a mediterranean coastal river. The results provided with 1) a better understanding of the mechanisms at this intermittent river mouth system governed by auto-allocyclic and anthropogenic processes, 2) an improved estimates of suspended solids fluxes, provided by the first estimates of suspended and near-bottom sand fluxes, as well as understanding the role of morphology on their transfer to the coastal zone, and 3) an improved understanding of concomitant storm and flood events on the dynamics of the morphological response and the associated sediment transport

Les recherches se sont déroulées dans le cadre d'une convention de coopération entre IFREMER et la région Nord-Pas-de-Calais. Situé dans la partie méridionale de la Mer du Nord, le secteur d'étude, avoisinant 1200 km2, s'étend sur le littoral du cap Blanc-Nez à la frontière franco-belge, et se prolonge jusqu'au rail de navigation. L'utilisation de techniques complémentaires (sonar à balayage latéral, bathymétrie, prospection par caméra vidéo, prélèvements de sédiments, courantométrie et traçage radioactif) permet de définir la morphologie des fonds, la nature et l'extension de différentes formations superficielles. La morphologie du secteur étudié est marquée par la présence de bancs sableux allongés sur plusieurs dizaines de kilomètres. Ils sont constitués de sables moyens parfois enrichis en débris coquilliers, et surmontent de vastes épandages de cailloutis affleurant dans les chenaux. Les principaux édifices sableux sont modelés par des structures transverses au courant (vagues de sable, mégarides et rides). La cartographie des figures sédimentaires, confrontée à une analyse des transits résultants de la masse d'eau permet d'appréhender les schémas de circulation des sédiments aussi bien à l'échelle régionale qu'à celle des bancs sableux

Les eaux côtières impactées par les apports fluviaux jouent un rôle majeur dans l'export et l'enfouissement des particules terrigènes. La télédétection "couleur de l'océan" renseigne sur les concentrations en matières en suspension (MES) de surface. Pour améliorer les résolutions spatiale et temporelle, elle peut être combinée à des mesures in situ bio-optiques et la modélisation numérique. Le Rhône est la principale source d'apports d'eau douce et particulaires dans le Golfe du Lion (Méditerranée Occidentale). L'objectif de la thèse est l'étude de la variabilité saisonnière des apports en MES du Rhône et leur devenir sur le plateau continental. Des mesures in situ bio-optiques ont été réalisées à partir de navires océanographiques et de plateformes autonomes ProvBio. Les concentrations en MES sont estimées à l'aide des capteurs satellitaires MERIS et MODIS. Le modèle hydro-sédimentaire (Mars-3D) simule la circulation des masses d'eau et les apports liquides et particulaires du Rhône. Des proxys régionaux sont identifiés et éprouvés afin d'assurer un suivi de la dynamique des MES sur la colonne d'eau à partir de mesures bio-optiques in situ. Un algorithme régional est développé afin de cartographier les concentrations en MES à partir des mesures satellitaires. La combinaison de ces deux outils montre la dépendance de l'export des MES au débit liquide du Rhône et aux vents. En régime de crue, les MES sont essentiellement exportées en surface. Pour un débit fluvial faible à modéré et un vent fort, elles sont transportées près du fond. Le modèle hydro-sédimentaire a permis de mieux comprendre certains processus même si des améliorations sont encore requises.

Ce travail a été mené afin d’améliorer notre compréhension de la dynamique hydro-sédimentaire de l’avant-côte en régime macrotidal en adoptant une approche reposant sur des mesures hydrodynamiques in situ et la modélisation des transports sédimentaires, au large des plages macrotidales de la Côte d’Opale, en Mer du Nord, dans le Nord de la France. Trois sites assujettis à une influence significative du vent ont été réalisées à des profondeurs variant entre approximativement 5 et 10 m et montrant des tendances évolutives différentes (érosion, accrétion, stabilité). Des mesures hydrodynamiques (niveaux d’eau, houles, courants longitudinaux et transversaux) couplées à des mesures du vent, et de nombreux prélèvements de sédiments de fond. Les données obtenues lors de ces campagnes de mesures ont permis de réaliser des simulations de la dynamique sédimentaire dans les petits fonds à l’aide du modèle Sedtrans96 (Li et Amos, 2001) qui permet d’évaluer les flux sédimentaires sous l’influence combinée des vagues et des courants. Par ailleurs, les modèles de Yalin (1963) et de Grant et Madsen (1986) ont été utilisés pour étudier les cisaillements et l’entraînement des sédiments sur le fond. Ces résultats ont été comparés avec les vecteurs de transport sédimentaire potentiel simulés par le modèle de Gao et Collins (1992). Les résultats obtenus montrent que la circulation hydrosédimentaire est principalement longitudinale, en raison de l’action des deux phases longitudinales prépondérantes de la marée liées aux courants du flot et du jusant. Ils montrent en outre une variabilité spatiale concernant l’asymétrie entre ces deux phases longitudinales des courants due au forçage météo-marins mais aussi à des phénomènes locaux comme la complexité de la bathymétrie qui pourrait, par résonance, affecter l’onde de la marée et la distribution des vecteurs de l’ellipse des courants. En ce qui concerne la dynamique hydro-sédimentaire transversale, notre étude a montré que les mouvements sédimentaires transversaux ne se produisent que pendant la renverse des courants et ce, en raison de la faiblesse des courants de renverse et à des moments où l’action du vent et des vagues pourrait favoriser les apports sédimentaires vers la côte. Mais cette dynamique transversale implique aussi une évacuation des sédiments vers le large sous l’action de courants de compensation et de vague d’infragravité (entre0,03 et 0,003 Hz). Toutefois, l’obliquité de l’axe majeur de l’ellipse des courants par rapport à l’orientation du trait de côte pourrait aussi générer des écoulements transversaux sur l’avant-côte. Il convient toutefois de noter que les forts courants longitudinaux liés à la marée et parfois accentués par le forçage météorologique, constituent un « obstacle » longitudinal limitant les transports sédimentaires transversaux. Ceci est confirmé par la morphologie de l’avant-côte où les bancs sont régis d’une dynamique notamment longitudinale avec un faible déplacement en direction de la côte onshore
Three field campaigns were carried out in the nearshore zone of the Opal Coast, Southern North Sea, with the aim of improving our understanding of the hydrodynamics and sediment transport patterns prevailing on a macrotidal shoreface subject to significant wind influence. Three field sites, respectively subject to erosion, accretion and stability, were chosen and hydrodynamic conditions (water levels, waves, longshore and cross-shore currents) were monitored at depths ranging from 5 to 10 m together with bed sediment sampling under various wind forcing conditions. Simulation of sediment transport was carried out using the semi-quantitative grain-size vector model of Gao and Collins (1992) and the Sedtrans96 model of Li and Amos (2001). The models of Yalin (1963) and Grant and Madsen (1986) were used to calculate bed shear stress and sediment entrainment. The results highlight an essentially longshore sediment circulation system hinged on the regional bi-directional flood-ebb tidal pattern. Superimposed on this system is a spatially and temporally variable asymmetry pattern due to wind and wind-wave forcing and to the local bathymetry which is dominated by a complex system of tidal banks and ridges. The local bathymetry probably induces resonance phenomena that affect the tidal wave and tidal ellipse vectors. Cross-shore sediment transport processes only occur during tidal reversal phases, when negligible tidal current velocities give way to wind-forced currents and wave action favourable to onshore transport, qith offshore transport induced by bed return flows and infragravity waves (between 0,03 and 0,003 Hz). However, the obliquity of the major axis of the tidal ellipse relative to shoreline orientation may also generate cross-shore flows across the shoreface. It is important to note that the strong longshore tidal currents, sometimes reinforced by wind forcing, may annul cross-shore sediment transport. This is highlighted by the longshore morphology of the shoreface tidal ridges which appear to be subject to little onshore movement

L’estuaire du Wouri, situé au coeur du Golfe de Guinée et ouvert sur l’océan Atlantique est soumis à un large éventail d’influence atmosphérique, océanique, continentale et anthropique à différentes échelles de temps (court et long-terme) contrôlant son évolution. La première partie de cette thèse, axée sur des archives remontant au 20ème siècle, a permis de reconstituer l’histoire de l’évolution du littoral estuarien du Wouri. Parallèlement, pour déterminer les tendances d’évolution des hauteurs d’eau, quantifier et qualifier la cinématique du trait de côte et des fonds dans l’estuaire, un travail d’inventaire, de numérisation et d’analyse des documents historiques a été réalisé. Ceci a permis d’enregistrer une évolution du niveau moyen à un rythme d’environ 25mm/an en 17 ans (2002 – 2019). Les résultats ont révélé une prédominance des variations dominées par l’érosion en aval et inversement par l’accrétion en amont, sur la période de 64 ans (1948-2012). Ces tendances sont accentuées par la présence de facteurs amplificateurs (pression anthropique et changement climatique). Afin d’étudier les processus hydrodynamiques et sédimentaires à court terme, une modélisation numérique de la propagation de la marée et la distribution des salinités et des sédiments fins a été réalisée à l’aide de TELEMAC 3D (calibré et validé grâce aux mesures in-situ acquises au cours de l’année 2019). La marée a montré une asymétrie dominée par le jusant dans sa partie inférieure et inversement par le flot dans sa partie supérieure. La distribution de la salinité a permis de caractériser l’estuaire de bien mélangé en vive-eau, particulièrement en étiage à stratifié en morte eau, particulièrement en période de crue. Les variations saisonnières, du régime fluvial ont montré une migration longitudinale de la position de la zone de turbidité maximale : déplacement en amont pendant les étiages et en aval pendant les crues avec pour conséquence une exportation massive de sédiments dans la partie intermédiaire et aval de l’estuaire. Dans un contexte actuel du changement climatique associé aux forts impacts anthropiques, cette étude souligne la nécessité de l’utilisation des archives historiques, de données in-situ couplées à un modèle numérique pour mieux comprendre l’évolution passée et actuelle de l’hydrodynamique et de la dynamique sédimentaire
The Wouri estuary, located in the heart of the Gulf of Guinea and open to the Atlantic Ocean, is subject to a wide range of atmospheric, oceanic, continental and anthropic influences at different time scales (short and long term) controlling its evolution. The first part of this thesis, based on archives dating back to the 20th century, allows us to reconstruct the history of the evolution of the Wouri estuary coastline. At the same time, in order to determine the evolution trends of the water levels, to quantify and qualify the kinematics of the coastline and the bottoms in the estuary, an inventory, digitization and analysis of historical documents was carried out. This allowed to record an evolution of the average level at a rate of about 25mm/year in 17 years (2002 - 2019). The results revealed a predominance of variations dominated by erosion downstream and conversely by accretion upstream, over the 64-year period (1948-2012). These trends are accentuated by the presence of amplifying factors (anthropogenic pressure and climate change). In order to study the hydrodynamic and sedimentary processes in the short term, a numerical modeling of the tidal propagation and the distribution of salinities and fine sediments was performed using TELEMAC 3D (calibrated and validated thanks to in-situ measurements acquired during 2019). The tide showed an asymmetry dominated by the ebb in its lower part and inversely by the flood in its upper part. The distribution of salinity allowed to characterize the estuary from well mixed in spring tide, particularly in low water to stratified in neap tide, particularly in flood period. Seasonal variations of the river regime have shown a longitudinal migration of the position of the maximum turbidity zone : upstream during low water and downstream during high water with a massive export of sediments in the intermediate and downstream part of the estuary. In a current context of climate change associated with strong anthropogenic impacts, this study highlights the need to use historical archives, in-situ data coupled with a numerical model to better understand the past and present evolution of hydrodynamics and sediment dynamics

La mer de Marmara est la clef de voûte d’un système hydrique complexe entre la Méditerranée la mer Noire où l’équilibre des courants a souvent été rompu, lorsque le niveau global des océans passait sous celui des détroits. L’alternance de sédiments lacustres et marins témoigne de ces variations. La mer de Marmara est aussi une structure tectonique active traversée par la branche nord de la faille Nord-Anatolienne. Cette faille décrochante continentale, l’une des plus longues du monde, est régulièrement à l’origine de forts tremblements de terre. Les études scientifiques sont nombreuses à vouloir caractériser le fonctionnement actuel et passé de la faille pour préciser l’aléa sismique auquel Istanbul est exposé. Cette thèse est constituée de deux études qui s’attaquent à cette question.La première est une étude de la géométrie de la croûte basée sur l’analyse d’un modèle 3D construit par inversion de données gravimétriques corrigées de l’influence des bassins sédimentaires. Le modèle permet de quantifier le rôle des contraintes extensives et révèle le rôle de flux ductiles dans l’amincissement de la croûte inférieur étalé au-delà des limites des bassins. La deuxième étude visait à confirmer les modèles d’âges proposés actuellement en mer de Marmara par l’étude direct des sédiments à l’origine des premiers réflecteurs sismiques interprétés. Les méthodes employées vont de la géophysique à la caractérisation paléo-environnementale des dépôts en passant par le paléomagnétisme et la téphrochronologie. Les résultats ont permis de dater précisément le premier réflecteur ainsi que d’en comprendre l’origine. L’âge que nous proposons est plus jeune que ceux déterminés jusqu’alors
The Marmara Sea is the keystone of a complex hydrological system between the Mediterranean and the Black Sea. There, the balance between inputs and outputs has been disturbed during glacial periods when the global ocean level dropped below the sill depths, isolating the Marmara Sea. The alternation of marine and lacustrine sediments reflects these variations. The Sea of Marmara is also an active tectonic structure cut by the North-Anatolian fault northern branch. The ruptures of this continental dextral transform fault, one of the longest in the world, are regularly causing massive earthquakes. Many scientific studies are aiming at characterizing the fault structure and its functioning in the hope of being able to foresee the next earthquake close to Istanbul. This thesis presents two studies tackling this subject.The first one presents an interpretation of the crust geometry based on the analysis of a 3D crustal model built from the inversion of gravity data corrected from the influence of sedimentary basins. From the model, we quantify the role of extension in the basin opening and show the existence of ductile flows, in the lower crust, that spread the thinning away from the basins. The second study purpose was to confirm or reverse the sedimentary age models available in the Marmara Sea through the direct study of the sediments constituting the first main reflector interpreted in the models. We used a broad range of methods to build a new age model for one core such as geophysics, paleo-magnetism, tephrochronology and a paleo-environmental characterization. The results give a date for the first main reflector that is younger than the one assessed by previous studies

Les prés-salés sont des interfaces complexes entre le milieu continental et maritime d'une grande importance environnementale. En contexte de changement climatique, ces zones vulnérables font maintenant l'objet d'une attention particulière puisqu'elles sont très sensibles aux fluctuations du niveau marin et à l'impact des tempêtes. Cette étude porte sur la mesure et la compréhension de la dynamique des prés-salés soumis à un régime méga-tidal (marnage supérieur à 10 m) encore peu étudié, à travers l'étude de deux estuaires des côtes du Nord-Ouest de la France : l'estuaire du Couesnon en baie du Mont-Saint-Michel et l'estuaire de la Somme. L'originalité de l'approche est de considérer une très large gamme d'échelles temporelles, depuis l'échelle séculaire jusqu'à l'événement de marée. A l'échelle séculaire, la mesure de l'évolution de la surface des prés salés en Baie de Somme, à partir de documents historiques et de photos aériennes, montre une évolution étonnamment similaire à celle de l'estuaire du Couesnon depuis la canalisation de la partie terminale de ces rivières au milieu du XIXème siècle. Après une phase de développement rapide des prés salés, une réduction concomitante des taux de croissance est observée dans les deux estuaires au début du XXème siècle. Nous proposons que l'augmentation du niveau marin à cette période soit responsable de cette réduction de croissance des prés-salés. L'analyse pluriannuelle des surfaces en baie de Somme met en évidence des périodes d'érosion des prés-salés résultant de la migration des chenaux tidaux à la frontière des prés-salés. Cependant, l'échelle de temps pluriannuelle ne permet pas d'appréhender les processus régissant la dynamique de migration des chenaux. Une étude sur 3 ans en baie du Mont-Saint-Michel a permis de caractériser le fonctionnement d'un chenal tidal sinueux en frontière des prés salés, grâce à des mesures topographiques inédites réalisées avec un Lidar terrestre haute résolution, combinées à des mesures hydro-sédimentaires (vitesses fluides et concentration). Encore jamais utilisé à cette échelle en contexte de prés-salés, des relevés journaliers durant les marées d'équinoxe de Septembre et de Mars ont mis en évidence une relation très non-linéaire entre érosion des berges et hauteur de marée. Cette relation est régie principalement par une forte augmentation des vitesses du courant lors du jusant, pouvant atteindre 2,2 m/s lorsque les marées inondent totalement les prés-salés. L'étude des taux d'accrétion dans la partie interne du méandre tidal a révélé l'importance de la présence de la végétation pionnière. En effet celle-ci introduit une très forte hétérogénéité spatiale de l'accrétion et augmente les taux moyens de sédimentation à l'échelle du méandre par un facteur 2. Des lois empiriques de sédimentation et d'érosion en fonction de la hauteur de marée sont proposées. Il est montré que 6 % des marées les plus hautes de l'année sont responsables de 90 % de 10 l'érosion des prés-salés par migration du chenal, alors que la sédimentation est dominée par les marées les plus fréquentes, dès lors que les zones végétalisées sont submergées. Ces travaux mettent en évidence le rôle fondamental de la divagation des chenaux en marge des prés salés méga-tidaux. Leur dynamique est contrôlée principalement par les marées les plus importantes, dont la fréquence est régit par des cycles nodaux de 4,4 à 18,6 ans. Toute modélisation de l'évolution des prés salés doit donc incorporer la migration des chenaux et l'érosion des berges, ainsi que l'effet de la végétation sur la sédimentation qui ne sont pour l'instant pas pris en compte dans ce type de modèle morpho-dynamique. Les données topographiques et hydro-sédimentaires inédites acquises durant ce travail de thèse fournissent des contraintes fortes pour le développement d'un tel modèle.