Hydrodynamique marin Sédimentaires (Fleuve + dérive) Géologie régionale. Mer. Bathymétrie. Position et pente du susbratum

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1 Morphodynamique à multi-échelles du trait de côte du Golfe du Lion depuis le dernier optimum climatique Pierre FERRER Soutenance de thèse de doctorat Sous la direction de Jean Benkhélil et la co-direction de Raphaël Certain et Thierry Courp 20 juillet Perpignan

2 1. Introduction Généralités sur les littoraux sableux Plage de Mandelieu, Région PACA Importance en linéaire et en population des littoraux sableux [Van Rijn, 1998 ; Breuil, 2004] qui peuvent subir une érosion importante t [Pilkey & Hume, 2001] 2/53

3 1. Introduction Littoral sableux = Prisme sableux Facteurs de contrôle d un prisme-type du Languedoc-Roussillon Prisme sableux Variations du niveau Apports Hydrodynamique marin Sédimentaires Lagune (Fleuve + dérive) Géologie régionale Mer Bathymétrie Position et pente du susbratum Trait de côte utilisé comme marqueur de la dynamique du littoral [Certain, 2002 ; Stépanian, 2002 ; Dehouck, 2006] 3/53

4 1. Introduction Contexte et objectif de la thèse Définir la dynamique du trait de côte en étudiant l évolution d un dun prisme sableux microtidal dominé par la houle à deux échelles Millénaire Séculaire Pluriannuelle Étude d une barrière littorale Étude sur l ensemble du Golfe du Lion [Atlas de la DREAL, Brunel, 2010] Étude dun d un système littoral - plages émergée / immergée Identifier ses facteurs de contrôle à chacune des échelles 4/53

5 1. Introduction Techniques utilisées Millénaire Pluriannuelle Sismique réflexion Carottages Datations Topographie Bathymétrie Levé GPS Prélèvements de surface Sismique réflexion Mesures hydrodynamiques 5/53

6 3. Zone d étude Languedoc-Roussillon 3000 à Rhône X m 3 /an Sète m 3 /an Barcarès, 1999 Jusqu à m 3 /an à m 3 /an Leucate-Plage, 1997 H 1 : 4,3 m H 10 :61m 6,1 H 30 : 7,3 m Dérive sédimentaire non homogène sur tout le secteur [Durand, 1999] qui implique la mise en place non simultanée de barrières sableuses et des tendances évolutives du trait de côte [Certain et al.,, 2005] Niveau marin le plus haut : + 2,20 m NGF Une configuration du golfe qui présente plusieurs systèmes de barres : rectiligne, festonnée, mixte [Barusseau & Saint-Guily, 1981 ; Robin et al.,, 2010] 6/53

7 3. Zone d étude Lido de Sète (échelle( millénaire) ) Lagune dans un contexte particulier : encadrée par des pointements rocheux Qui a pu être influencée par un fleuve peu étudiée comparée aux autres lagunes en LR [Certain et al.,, 2004 ; Raynal et al.,, 2009 ; Sabatier et al.,, 2010 ] Nombreuses études sur l avant-côte [Tessier et al., 2000 ; Certain, 2002 ; Certain et al.,, 2004] et modèle conceptuel d évolution des barres décrit [Certain et Barusseau, 2004] Etude complète du continuum terre-mer [Photo de Jean-Manuel Perez, 2010] 7/53

8 Littoral de Leucate-Plage (échelle ( pluriannuelle) ) Forte interaction des systèmes de barres en festons avec le trait de côte 3. Zone d étude Base de données existante sur l avant-côte [Rivière, 1961; Barusseau & Saint-Guily, 1981; Certain, 2002] mais pas de modèle établi Schéma paléogéographique connu pour la lagune [Buscail-Martin, 1978 ; Certain et al.,, 2004] qui permettra d avoir davoir une vision complète du continuum terre-mer [Photo de Pierre Ferrer, 2007] 8/53

9 Evolution du prisme sableux à l échelle géologique Reconstitution paléogéographique et mise en place de la lagune de Thau [Source : IFREMER, 2010]

10 4. Evolution TDC à l échelle géologique Évolution millénaire des barrières (Objectifs( Objectifs) ) Appréhender au mieux le continuum terre-mer (lagunes, barrière et avant- côte). Le remplissage sédimentaire d une lagune est-il un bon marqueur des évolutions de la barrière littorale sableuse? Permet-il de reconstituer l évolution des lidos? X 10/53

11 4. Evolution TDC à l échelle géologique Campagnes d acquisition 11/53

12 Profils sismiques dans la lagune 4. Evolution TDC à l échelle géologique [Ferrer et al., 2010] Sur la base de l ensemble des profils et des carottes, un schéma paléogéographique é de mise en place peut être présenté 12/53 U0 L avec des réflecteurs inclinés vers le SE (même pendage qu à terre) et un toit érodé RES

13 Édification et évolution de la barrière ans BP Période bas niveau marin : Susbtratum érodé par la dynamique fluviatile Présence de vallées incisées et de hauts fonds 4. Evolution TDC à l échelle géologique Mont Saint-Clair Agde 13/53 Shé Schéma sur la base de toutes les observations

14 Profils sismiques dans la lagune 4. Evolution TDC à l échelle géologique [Ferrer et al., 2010] U1 L 14/53

15 Édification et évolution de la barrière à 8000 ans BP : Remontée du niveau marin Remaniement des dépôts continentaux Mise en place des terrasses fluviatiles 4. Evolution TDC à l échelle géologique 15/53

16 Édification et évolution de la barrière Vers 6500 ans BP : Niveau marin proche de l actuel Submersion totale de la lagune de Thau Dépôt de sables transgressifs 4. Evolution TDC à l échelle géologique 16/53

17 Profils sismiques dans la lagune 4. Evolution TDC à l échelle géologique U2-1 L, composée de 3 séquences élémentaires 6100 cal. an BP (D1) [Ferrer et al., 2010] 17/53

18 Édification et évolution de la barrière De 6500 à 5500 ans BP : 4. Evolution TDC à l échelle géologique Première phase de construction de la barrière littorale avec une lagune ouverte sur la mer Méditerranée é au sud première phase de remplissage de la lagune Dynamique longitudinale importante 18/53

19 4. Evolution TDC à l échelle géologique Fixation du prisme U1 M U2 M, divisée i en 2 sous-unités (postglaciaire) 19/53 Substratum en position haute U0 M, réflecteurs inclinés vers le SE et un toit érodé RES

20 Profils sismiques dans la lagune 4. Evolution TDC à l échelle géologique U2-2 L, composée de 4 séquences élémentaires [Ferrer et al., 2010] 5400 cal. an BP (D2) 2300 cal. an BP (D3) 20/53

21 Profils sismiques dans la lagune 4. Evolution TDC à l échelle géologique Lido Discontinuité angulaire Phase de recul de la barrière 5500 ans BP [Ferrer et al.,, 2007] 21/53

22 Édification et évolution de la barrière 4. Evolution TDC à l échelle géologique Après 5500 ans BP : Lagune totalement isolée Suivi d un dun recul brutal de la barrière littorale lié à la diminution des apports sédimentaires du Rhône [Vella et al.,, 2005] v 5500 ans BP 22/53

23 4. Evolution TDC à l échelle géologique Conclusion intermédiaire Identification des paramètres de contrôle : L héritage géologique [Cooper, 2001 ; Regnauld et al.,, 2004] Les apports sédimentaires du Rhône et la dynamique longshore [Vella et al.,, 2005 ; Raynal, 2009] Les variations climatiques (niveau marin [Labeyrie et al.,, 1976; Aloïsi et al.,, 1978; Dubar and Anthony, 1995], intensité des forçages, régimes hydrauliques fluviaux ) Repositionnement du contexte actuel dans une évolution plus long terme gestion du trait de côte 23/53

24 Long-terme Pluriannuel [photo: A D Short ] 24/53

25 Evolution d un prisme sableux à l échelle pluriannuelle Cas d un littoral à deux barres festonnées (Leucate-Plage)

26 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Les états de plage [Short & Aagaard,1993] Séquence d évolution pour un système intermédiaire à deux barres (durée courte) (Longshore Bar Trough = rectiligne) (Rythmic Bar and Beach = festonnée) (Transverse Bar and Rip = transverses) (Low Tide Terraces = Barres / baïnes) 26/53

27 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle La morphodynamique du littoral de Leucate-Plage à l échelle pluriannuelle (Objectifs) Peut-on décrire plus finement les séquences d évolution dévolution des barres déjà décrites en milieu microtidal [Goldsmith et al.,, 1982]? Les états t de plage [Wright & Short, 1984 ; Brander, 1999] sont-ils suffisants? Quelles sont les interactions entre la plage émergée et la plage immergée et leurs conséquences sur le trait de côte [Masselink 27/53 and Puleo, 2006]?

28 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Suivi de la plage Suivi topo-bathymétrique mensuel et/ou post-tempête tempête : 28 cartes (2000 à à 2009) Levé du trait de côte incluant les sinuosités de plage Campagne intensive de mesures hydrodynamiques : 1 mois de données 500 m Sismique réflexion : disponible sédimentaire et dynamique des barres 28/53

29 Côte 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Le système littoral de Leucate-Plage Cornes de la barre interne identifiables comme des points hauts tout au long du suivi depuis 2000, oscillant autour d une position d équilibre (± 100 m) RBB / TBR / TBR-LTT Large Trait de côte avec des sinuosités de plage 29/53 Adaptation des formes sur l avant-côte à volume constant

30 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Modèle conceptuel de Leucate-Plage Facteurs morphodynamiques : Hauteur significative Incidence de la houle Modèle idéalisé,, réalité différente avec plusieurs états simultanés RBB le plus fréquent 30/53

31 Construction du modèle TBR 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Etat initial : RBB Hydrodynamique : H 1/3 <25m& 2,5 incidence frontale & évènement très énergétique et court Points hauts connectés au trait de côte Corne de la barre interne = point haut RBB Cas décrit Passage d un RBB à un TBR «regular» 31/53

32 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Etat initial : RBB Incidence frontale & H 1/3 >25m 2,5 Raidissement des flancs de la crête de la barre interne 32/53 Transition observée Transition supposée Passage à un RBB Bien marqué

33 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Etat initial : RBB Incidence frontale & H 1/3 >4m Erosion du sommet de la corne et/ou déstabilisation de la crête interne 33/53 Accolement de la barre externe à la barre interne

34 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Post 2004 Hiver Ante /53

35 Construction du modèle (2d) 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Susbtratum 35/53

36 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Séquence 1 Etat initial : RBB Incidence frontale Hauteur significative croissante 36/53

37 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Etat initial : RBB Incidence oblique & H 1/3 <25m 2,5 Rupture des crêtes des festons par les courants de retour et d arrachement dans leur partie sud Houle oblique 37/53 Passage d un dun RBB à un RBB «rompu»

38 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Etat initial : TBR «oblique» Incidence oblique & H 1/3 >4m Rupture des ponts sableux Passage d un TBR «oblique» à un RBB dissymétrique 38/53

39 Construction du modèle Etat initial : TBR «oblique» Incidence oblique & H 1/3 > 7 m Réorientation des chenaux 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle /53

40 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Incidence oblique & H 1/3 < 1 m et courant longitudinal important (houle oblique, mer de vent) Extension longitudinale des barres transverses 40/53 Passage d un dun TBR «oblique» à un TBR-LTT

41 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Séquence 2 Etat initial : TBR oblique Incidence oblique Hauteur significative variable Courant longitudinal plus important 41/53

42 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Etats observés Etats observés partiellement Détermination des seuils d activation des barres interne et externe BI : 1 m / 4,5 m BE : 4 m / 7 m 42/53

43 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Facteurs morphodynamiques : Hauteur significative Incidence de la houle Plage émergée : Échelle plus petite Variations de l ordre de la vingtaine de mètres 43/53

44 Construction du modèle 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle H 1/3 > 4 m Recul généralisé du trait de côte Accrétion de la crête de la berme Recul de la crête de la berme au niveau des cornes Avancée de la crête de la berme au niveau des ventres Quel est le lien avec les morphologies d avant-côte? 44/53

45 Agencement du système littoral et interconnexions des unités 45/53

46 Conclusion intermédiaire 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Barre externe RBB active sous conditions de tempêtes décennales Barre interne complexe et variable (RBB TBR-LTT, avec création de nouveaux états) t Interconnexions essentielles trait de côte barre interne - barre externe [Short & Aagaard, 1993] = sinuosités de plage / barre externe importance du contrôle par la barre externe 46/53

47 Conclusion intermédiaire 5. Evolution TDC à l échelle pluriannuelle et évènementielle Identification des paramètres de contrôle : L hydrodynamique d locale l : Hauteur significative [Wright & Short, 1984 ; Goldsmith et al.,, 1982 ; Castelle et al.,, 2007] Incidence de la houle Boucles de recirculation [Castelle et al.,, 2006, 2010] La morphologie héritée 47/53 Stabilité du système de Leucate-Plage par rapport aux autres systèmes en contextes hydrodynamiques différents

48 Conclusion et perspectives

49 Conclusion générale Modèle de reconstitution paléogéographique de la lagune de Thau et du lido de Sète [Ferrer et al.,, BSGF, 2010] Modèle conceptuel morphodynamique des barres du système côtier microtidal [Ferrer et al.,, Coastal Dynamics, 2009] 49/53

50 6. Conclusion et perspectives Conclusion générale Échelle millénaire = évolution du prisme sableux côte Géologie régionale Variations climatiques Dérive littorale t de Trai Topographie Morphologie héritée Apports sédimentaires Hydrodynamique Evènements décennaux Homme Échelle pluriannuelle = interactions plage émergée / plage immergée 50/53

51 Perspectives d étude à l échelle du lido 6. Conclusion et perspectives Analyse centimétrique du remplissage sédimentaire à l aide de carottages longs Définir le rôle des différents facteurs de contrôle sur différents sites microtidaux Appliquer cette démarche d étude sur d autres lagunes au contexte climatique différent (Mauritanie, Saint Pierre et Miquelon) 51/53

52 6. Conclusion et perspectives Perspectives d étude à l échelle du système côtier Associer le suivi topo-bathymétrique à un suivi vidéo pour observer l évolution des barres syn-tempêtes Nouvelles campagnes de mesures hydrodynamiques pour enregistrer des évènements annuels, voir décennaux Quantifier les échanges entre la plage émergée et celle immergée par traçage radioactivable ou fluorescent Utiliser de nouvelles techniques (L.I.D.A.R., drone) pour augmenter la couverture spatiale et la transition morphologique plage émergée / plage immergée 52/53

53 Merci de votre attention 53/53