Morphodynamique et transferts sédimentaires au sein d'une baie mégatidale en comblement (Baie de Somme, Manche Est). Stratégie multi-échelles spatio-temporelles

Morphodynamics and sedimentary transfers in an infilling megatidal bay (Baie de Somme, Eastern English Channel). Multi spatial and temporal scale strategy

• Auteur / Autrice : Charlotte Michel
• Direction : Robert Lafite, Sophie Le Bot, Stéphane Costa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie (Sédimentologie côtière)
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Morphodynamique continentale et côtière (Caen1996-....) - Littoral, environnement, télédétection, géomatique (Caen) (1996-2021)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Garlan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Marin, Alain Trentesaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Somme, Baie de (France)

Érosion

Littoraux -- Modifications

Sédimentologie

Sédimentation (géologie)

Marées

Zone intertidale

Sédiments des estuaires

Ensablement -- Lutte contre

Résumé

La Baie de Somme est un environnement estuarien en comblement, contrôlé par des forçages hydrodynamiques marins intenses (marée de type mégatidal et houle) et un faible régime fluviatile. La dynamique morpho-sédimentaire de cette baie, ainsi que les flux sédimentaires responsables, ont été étudiés à deux échelles spatiales et temporelles. I) A l'échelle de champs de dunes hydrauliques intertidales, étudiés durant des cycles de marées semi-diurnes et semi-lunaires de mortes-eaux (ME) et de vives-eaux (VE). Dans ce contexte, il s'avère que la forte variabilité des forçages (vents, marée, houle) contrôle les flux sédimentaires et les évolutions morphodynamiques des dunes (λ : 5-23 m ; H : 20-60 cm). Ces flux augmentent globalement avec le coefficient de marée et les conditions d'agitation, induisant un transport sédimentaire net vers l'est ou vers l'ouest, selon la prédominance des courants (flot/jusant), qui dépend des caractéristiques de vent et de houle. Les dunes adoptent une morphologie à basse-mer qui est dépendante des conditions hydrodynamiques du milieu et du transport sédimentaire : asymétrie vers l'est sous un seuil de profondeur d'eau de 2,64-2,73 m ; asymétrie vers l'ouest au-dessus de ce seuil, lors des marées calmes à agitées (Hs max < 1,5 m) ; sub-symétrie et aplatissement des dunes lors de VE très agitées (Hs max ≥ 1,83 m) ; asymétrie vers l'est lors d'une VE de tempête. La migration des crêtes de dunes est plus intense en VE qu'en ME et ne présente pas toujours de similitude avec les directions de transport sédimentaire net, ceci étant dû aux variations importantes de morphologie et de polarité. Durant un cycle de marée semi-lunaire assez agité, le transport sédimentaire net ainsi que la migration nette des dunes s'effectuent vers les zones internes de la baie (vers l'est). II) A l'échelle de la baie, étudiée aux pas de temps saisonniers, annuels et pluriannuels, la dynamique de comblement est importante. La couverture sédimentaire superficielle de la baie, observée en 2013, montre un gradient d'affinement des sédiments "large-littoral" et "axe central-rives", avec des bordures internes caractérisées par une hausse des taux de vases et de carbonates entre 1980 et 2013. A l'échelle historique récente (1947-2011), les orthophotographies montrent une forte avancée des cordons littoraux (dunes sableuses au nord et galets au sud) et du schorre (jusqu'à 23,7 m/an). L'estran sableux, quant à lui, se caractérise par de fortes variations de la répartition des systèmes de barres/bâches et des champs dunes, ainsi que par d'importantes divagations des chenaux tidaux. Entre 2011 et 2013, les bilans sédimentaires mettent en avant l'érosion des secteurs externes sud proches du front de delta de jusant (d'altitude faible), aisi que l'accrétion des secteurs situés en avant de la pointe du Hourdel (d'altitude moyenne). Les parties internes de la baie (d'altitude forte) sont par contre plutôt stables, car en fin de comblement ou déjà comblées. Les parties externes nord, très dynamiques, ont tout de même un bilan sédimentaire faible laissant à penser que ce secteur est en équilibre dynamique, peut-être sous l'effet de transferts sableux avec le trait de côte. Ces 2 approches spatiales et temporelles confirment donc la tendance de la Baie de Somme à se combler sous l'effet de l'entrée des sables marins dans les zones internes, que ce soit sur des pas de temps courts et à l'échelle fine d'un champ de dunes ou à l'échelle globale de la baie et sur des pas de temps plus longs, et permettent de proposer des stratégies de suivi adaptées.

The Baie de Somme is an infilling estuarine environment, controlled by intensive marine hydrodynamics forcing (megatidal tide and waves) and a small river flow. Morpho-sedimentary dynamics of this bay and sedimentary fluxes were studied at two spatial and temporal scales. I) At the scale of intertidal hydraulic dunes, studied during semi-diurnal and semi-lunar tidal cycles with neap tides (NT) and spring tides (ST). In this context, a strong forcing variability (winds, tide, waves) control sedimentary fluxes and morphodynamics evolutions of dunes (λ : 5-23 m ; H : 20-60 cm). These fluxes generally increase with tide and waves, inducing a net sediment transport to the east or west, according to the predominance of current (flood/ebb), which depends on the characteristics of wind and waves. Low tide morphology of dunes depends on hydrodynamic conditions and sediment transport : asymmetry eastwards under a threshold water depth of 2,64 to 2,73 m. ; asymmetry westwards above this threshold, during quiet or agitated tide (Hs max < 1,5 m) ; sub-symmetry and flattening dunes during very agitated ST ( Hs max ≥ 1,83 m) ; asymmetry eastwards during a storming ST. Migration of dunes crests is more intense during ST than during NT and is not always in accordance with net sediment transport directions. It is due to significant variations in dunes morphology and polarity. During a semi-lunar tide cycle with waves, net sediment transport and dunes migrations are in direction of internal area of the bay (eastward). II) At the scale of the bay, studied to seasonal, annual and multiannual time steps, infilling dynamics is significant. Superficial sedimentary cover of the bay, observed in 2013, show a filtering gradient of sediment « offshore-coast » and « central axis-shoreline », with internal borders characterized by an increase in muds and carbonates rates between 1980 and 2013. At recent historical scale (1947-2011), orthophotos show a strong progress of coastal barriers (sand dunes at north and pebbles at south) and salt meadow (up to 23,7 m/year). Tidal flat is characterized by large variations in the distribution of sandy bars and dune fields, as well as by strong divagations of tidal channels. Between 2011 and 2013, sedimentary budgets show erosion of south external zones, close to the front delta ebb (low altitude), and deposition in areas located in front of the pointe du Hourdel (mean altitude). At contrary, internal zones of the bay (high altitude) are quite stable, because at the end of infilling or already filled. Very dynamic north external parts still have a low sediment budget to suggest that this sector is in dynamic equilibrium, perhaps as a result of sandy transfers with the coastline. These two spatial and temporal approaches confirm the trend of infilling of the Baie de Somme, under the effect of marine sand transport in the internal areas, during short time steps at the fine scale of dune fields, as during long time steps at the global scale of the bay, and allow to propose appropriate monitoring strategies.