Réponse de shoreline à forçage océanique multi-échelle à partir d’images vidéo

Shoreline response to multi-scale oceanic forcing from video imagery

• Auteur / Autrice : Donatus Bapentire Angnuureng
• Direction : Nadia Sénéchal, Rafael Almar, Bruno Castelle, Kwasi Appeaning-Addo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'environnement
• Date : Soutenance le 06/07/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Nicholas Hall
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Edward Anthony, Sylvain Ouillon, Roshanka Ranasinghe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Accra (Ghana) -- District de Jamestown

Vidéo

Marées

Barres sableuses

Biscarrosse (Landes)

Plages

Littoraux -- Afrique

Effets des tempêtes

Littoraux -- France

Mots clés libres

Littoral

Tempêtes

Récupération de plage

Marées

Barres sableuses

Shoreline

Storms

Beach recovery

Tides

Sandbars

Résumé

Le but de cette étude était de développer une méthodologie pour évaluer la résilience des littoraux aux évènements de tempêtes, à des échelles de temps différentes pour une plage située à une latitude moyenne (Biscarrosse, France). Un site pilote des tropiques, la plage de Jamestown (Ghana), non soumis aux tempêtes, a également été analysé. 6 ans (2007-2012) de données sur la position du trait de côte,obtenues quotidiennement par imagerie vidéo, ainsi que les prévisions hydrodynamiques (ECMWF EraInterim) ont été analysées. Le climat de vagues est dominé par les tempêtes (Hs> 5% de seuil de dépassement) et leurs fluctuations saisonnières; 75% des tempêtes se produisent en hiver, et plus de 60tempêtes ont été identifiées au cours de la période d'étude. Une régression multiple, montre qu’alors que les intensités des tempêtes actuelle et précédente ont un rôle majeur sur l'impact de la tempête, la marée et les barres sableuses jouent un rôle majeur sur la récupération de plage. La position moyenne du trait de côte calculée sur la période de récupération post-tempête montre que la plage de Biscarrosse se reconstruit rapidement (9 jours) après un évènement isolé et que les séries de tempêtes (clusters) ont un effet cumulatif diminué. Les résultats indiquent que le récurrence individuelle des tempêtes est clé. Si l'intervalle entre deux tempêtes est faible par rapport à la période de récupération, la plage devient plus résistante aux tempêtes suivantes; par conséquent, la première tempête d’une série a un impact plus important que les suivantes. Le trait de côte répond, par ordre décroissant, aux évènements saisonniers,à la fréquence des tempête et aux d’échelle annuelle. La méthode EOF montre de bonnes capacité à séparer la dynamique « uniforme » et « non-uniforme » du littoral et décrit différentes variabilités temporelles: les échelles saisonnières et à court terme dominent, respectivement, la première EOF (2D)et le second mode (3D). Le littoral de Jamestown a été étudié comme base d’un projet pilote entre 2013-2014. Les fluctuations du niveau de l'eau jouent un rôle prédominant sur l’évolution de la position du trait de côte. Les vagues et les estimations des marées obtenues par l’exploitation d’images vidéo sont corrélées avec les données de prévisions. Cette étude pionnière montre que cette technique peut être généralisée à toute l’Afrique de l'Ouest en tenant compte des multiples diversités et de la variabilité du climat régional, à travers un réseau d'observations.

The aim of this study was to develop a methodology to statistically assess the shorelineresilience to storms at different time scales for a storm-dominated mid-latitude beach(Biscarrosse, France). On a pilot base, storm-free tropical Jamestown beach (Ghana) was alsoanalysed. 6-years (2007-2012) of continuous video-derived shoreline data and hindcastedhydrodynamics were analysed. Wave climate is dominated by storms (Hs>5% exceedancelimit) and their seasonal fluctuations; 75% of storms occur in winter with more than 60identified storms during the study period. A multiple regression on 36 storms shows thatwhereas current and previous storm intensity have predominant role on current storm impact,tide and sandbar play a major role on the post-storm recovery. An ensemble average on poststormrecovery period shows that Biscarrosse beach recovers rapidly (9 days) to individualstorms, and sequences of storms (clusters) have a weak cumulative effect. The results point outthat individual storm recurrence frequency is key. If the interval between two storms is lowcompared to the recovery period, the beach becomes more resilient to the next storms; and thefirst storm in clusters has larger impact than following ones. Shoreline responds in decreasingorder at seasonal, storm frequency and annual timescales at Biscarrosse. The EOF methodshows good skills in separating uniform and non-uniform shoreline dynamics, showing theirdifferent temporal variability: seasonal and short-term scales dominate first EOF (2D) andsecond (3D) modes, respectively.The shoreline at Jamestown was studied on pilot base from 2013-2014. Water level channgesplay a major role on shoreline changes. Waves estimates from video are in good agreement withhindcasts. This study shows the potential of the technique, to be replicated elsewhere in WestAfrica with all its diversity and regional climate variability through a coastal observationnetwork.