Morphodynamique des plages sableuses de la mer d’Iroise (Finistère)

Aurélie Dehouck

Soutenance de thèse Université de Bretagne Occidentale, 3 octobre 2006

Contexte scientifique

Observatoire du Domaine Côtier (OSU): acquisition d’une série morphologique (évaluer l’impact de la variabilité naturelle et anthropique des forçages hydro. sur le milieu physique)

Stationnarité des houles extrêmes? (WASA, 1998; Goasguen, 2006)

Variabilité des vents à Ouessant(Lemasson, 1999; Pirazzoli et al, 2004)

Modifié d’après http://www.euronet.nl/

ONA+

ONA-

Présentation des sites d’étude

Présentation des sites d’étude

plages de pocheSables fins à grossiers Forte diversité morphologique, pente très variable (selon granulométrie, exposition)

Problématique et méthodologie d’acquisition de données

Problématique: identifier les forçages hydrodynamiques contrôlant l’évolution morpho-sédimentaire des plages

Objectifs:

1- renseigner l’évolution des sites à long terme afin de situer les observations réalisées à court et moyen termes

2- déterminer les tendances actuelles d’évolution de la morphologie en relation avec la variabilité du forçage hydrodynamique

3- identifier les conditions d’agitation sur les plages, les processus hydrodynamiques et les rétroactions morphodynamiques impliqués dans la dynamique des corps sableux.

Problématique et méthodologie d’acquisition de données

Analyse diachronique de photos aériennes

Suivi morphologique (topo+bathy)

Campagnes de mesures intensives topographiques/hydrodynamiques

Échelle événementielle

Échelle décennale

Échelle saisonnière, annuelle

Analyse diachronique de photos aériennes anciennes: place des observations actuelles dans l’évolution des plages à long terme

Variabilité morphologique des estrans

Méthode: levé de profils topographiques (tachéo, DGPS) à une fréquence hebdo à bimensuelle

Traitement des données: analyse descriptive analyse volumétrique (bilans sédimentaires 2D) analyse statistique (Empirical Orthogonal Functions: décomposition de la variabilité des profils en fonctions spatiales et temporelles)

modifié d’après Aubrey, 1979

Variabilité morphologique des estrans

Série de 84 profils

Dehouck and Rihouey, soumis à Cont. Shelf. Res.

Profil moyen

Composantestemporelles

Composantesspatiales

1) Profil moyen

2) Dynamique de berme à l’éch. saisonnière3) Dynamique de barre de swash à l’éch. événementielle

Progradation à l’échelle pluri-annuelle

On retient 3 « modes » ou « fonctions »

Variabilité morphologique des estrans

Porsmilin, 27/10/03

berme

Porsmilin, 10/11/04barre de swash

Variabilité morphologique des estrans

Variabilité morphologique des estrans à dominante longshore

Activité événementielle et saisonnière du profil (réflectivité)Échanges sédimentaires longitudinaux (effet de l’obliquité des vagues au rivage)

p2

p1

Variabilité morphologique des estrans à dominante longshore

Dynamique du(des) système(s) de croissants de plage

croissants sur les PMVE

croissants sur les PMME

Variabilité morphologique des estrans

Évolution pluri-annuelle des estrans dominés par une variabilité cross-shore: avancée du profil moyen (accrétion)/ recul (érosion)

Pas de tendance sur les estrans dominés par une variabilité longshore

Variabilité morphologique de la plage subtidale

Profondeur de fermeture :- 3 m C.M. (6 levés sur 9 mois)conforme à l’estimation d’Hallermeier (1981) : hl = f(Hs,e;Te)= –2.6 m C.M.

Profondeur de fermeture du profil

Variabilité morphologique de la plage subtidale

Barres subtidales

variabilité saisonnière du profil subtidal (nb de barres, amplitude, migration,…)

Bilan sédimentaire positif: apport extérieur de matériel

variabilité longitudinale ? disponibilité sédimentaire ?

Campagnes de mesures intensives hydro/morpho

Hauteur d’eau (m)

Hauteur significative des vagues (m)

Période des vagues (s)

Vitesse du courant cross-shore (m/s)

Vitesse du courant longshore (m/s)

Courantomètre électro-magnétique (S4)

Courantomètre acoustique (Vector)

Dehouck et al, Coastal Dynamics 2005

Processus hydrodynamiques sur les plages: courants induits par les vagues

s,b=0.25s~1

1) courants nuls

2) courant de retour + dérive

longitudinale

3) balance (courant de retour+ déferlantes onshore) + inversion

dérive longitudinale

s,bConditions non déferlantes

Conditions déferlantes

Dehouck et al, 9è Journées

Génie Côtier 2006

s=Hs/h, hauteur relative des vagues, paramètre quantifiant la dissipation de l’énergie des vagues dans les petits fonds

Processus hydrodynamiques en zone subtidale: courants de marée

Hauteur des vagues

Hauteur d’eau

Courant cross-shore

Courant longshore

Contrôle du cycle de marée semi-diurne + VE/ME

Composante dirigée vers la plage (asymétrie des vagues) pdt les tempêtes

Génération d’ondes infragravitaires: implication dans la formation d’une barre de swash

1 2

2) agitation modérée (Eig=10-20% Etot)

1) agitation décroissante (Eig=40 à <5% Etot)

Génération d’ondes infragravitaires: implication dans la formation d’une barre de swash

Seuil d’énergie infragravitaire (H> qqs cm) nécessaire au développement d’une barre par les courants de swash

Durée d’action des processus

Formation barre de swashTemps d’action des processus courtBarre d’amplitude limitée

Formation barre de swashTemps d’action + longBarre de + grande amplitude

Génération d’ondes infragravitaires: implication dans la formation d’un système rythmique de croissants de plage Dehouck, Norois, sous presse

Génération d’ondes infragravitaires: implication dans la formation d’un système rythmique de croissants de plage

2nde phase: initialisation et

développement d’un nouveau système

1ère phase: destruction du système initial de croissants

Pic d’énergie

Génération d’ondes infragravitaires: implication dans la formation d’un système rythmique de croissants de plage

1) Observe-t-on une onde sub-harmonique stationnaire (théorie Guza & Inman, 1982)?

Onde primaire=houleOnde

sub-harm.

Onde sub-harm. stationnaire

2) Évidences de processus d’auto-organisation (rétroactions courants de swash 3D /morphologie) ?

Test de Werner & Fink, 1993 : prédit Lc=12-16 m (Lc,obs=23 m) > négatif, les processus d’auto-org. ne peuvent avoir initié les formes

MAIS

Modèle de Masselink & Pattiaratchi, 1998: Quantification de la divergence des courants de swash sur les cornes de croissants

> Ils participent au développement

Génération d’ondes infragravitaires: implication dans la formation d’un système rythmique de croissants de plage

Génération d’harmoniques en l’absence de barres sableuses

Diminution Ts des vagues en zone de surf

Pics de vitesse offshore

Pics de vitesse longshore

Génération d’harmoniques en l’absence de barres sableuses

Transfert d’énergie vers les hautes fréquences

Harmoniques liées et/ou libres ?

Génération d’harmoniques en l’absence de barres sableuses

Plusieurs ondes courtes libérées au déferlement

« Déferlante »

Mécanisme classique:- amplification des transferts d’énergie en zone de levée des vagues- libération partielle ou totale des harmoniques au déferlement, en général provoqué par la présence d’une barre sableuse (Masselink, 1998; Sénéchal et al., 2002)

Originalité du contexte morphologique: pas de barre sableuse, seule une rupture de pente en bas d’estran

Perspective de recherche très intéressante (pourvu que les futures campagnes de mesures renseignent la morphologie subtidale!)

Conclusions

Variabilité morphologique des plages et en particulier: l’activité saisonnière du profil, la dynamique des barres sableuses et croissants de plage à l’échelle événementielle, l’évolution du profil moyen à l’échelle annuelle.

Processus hydrodynamiques : en zone intertidale, courants induits par les vagues en zone subtidale, courants de marée

Mécanismes complexes de transfert de l’énergie des vagues à l’origine de la génération - des ondes infragravitaires qui sont prépondérantes dans la zone de swash et participent à la formation de certains corps sédimentaires; - des harmoniques dont l’observation est corrélée à des pics de vitesse du courant.

Perspectives

Continuité de la série morphologique en mer d’Iroise (impact de la variabilité des forçages hydrodynamiques à long terme)

Cartographie évolutive 3D des plages: suivi morphologique au moyen d’imagerie optique aéroportée (drone) et acoustique (sonar latéral) Apport p/suivi 2D (ODC): variabilité longitudinale? Dynamique des barres subtidales (prof. de fermeture, migration offshore, longshore) Disponibilité sédimentaire en zone littorale (évolution annuelle des plages)

Transport sédimentaire: flux en zone intertidale, expérimentation in situ + modélisation (type énergétique), comparaison p/ levés topographiques