Variabilité du niveau marin relatif le long du littoral de Brest (France) par combinaison de méthodes géodésiques spatiales (altimétrie radar, InSAR et GPS)

Variability of the relative sea level along the coastline of Brest (France) from combined space-borne geodetic methods (radar altimetry, InSAR and GPS)

• Auteur / Autrice : Cyril Poitevin
• Direction : Laurent Testut, Guy Wöppelmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide et enveloppes superficielles
• Date : Soutenance le 29/05/2019
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral, Environnement et Sociétés (La Rochelle)
• Jury : Président / Présidente : Olivier de Viron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Testut, Guy Wöppelmann, Olivier de Viron, Pascal Bonnefond, Pierre Briole, Bénédicte Fruneau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Bonnefond, Pierre Briole

Mots clés

Mots clés contrôlés

Subsidences (géologie)

Astronautique en géodésie

Brest (Finistère)

France

Mer -- Niveau

Mots clés libres

Mouvements verticaux du sol

Niveau marin relatif

InSAR

Altimétrie

GPS

Subsidence côtière

Brest

Vertical land motion

Relative sea level

InSAR

Radar altimetry

GPS

Coastal subsidence

Brest

Résumé

Le changement climatique induit une élévation du niveau marin qui présente une variabilité régionale importante, en particulier à la côte, associée aux mouvements verticaux du sol. Par conséquent, l'évolution du niveau marin doit être déterminée par rapport à la côte pour fournir les connaissances les plus adaptées à une gestion du littoral efficace. Les informations sur le niveau relatif de la mer sont actuellement apportées directement par les marégraphes dont l'utilisation fait face à deux facteurs limitants. Premièrement, des informations complémentaires issues de stations GPS permanentes sont requises pour séparer les composantes terrestres et marines des enregistrements marégraphiques, l'objectif étant de pouvoir étudier les tendances à long terme du niveau marin. Deuxièmement, l'étendue spatiale des mouvements verticaux côtiers peut être hétérogène, ce qui limite la validité spatiale de la mesure marégraphique. La résolution de ces facteurs limitants a été analysée à travers un cas d'étude sur Brest (France) en utilisant l'interférométrie radar satellitaire (InSAR) et des données GPS de haute précision. L'application d'une méthode InSAR avancée démontre ainsi, qu'au cours des dernières décennies, la zone de Brest affiche une grande stabilité sauf au niveau de la bande portuaire. Les résultats InSAR calibrés par GPS ont été ensuite combinés avec des données d'altimétrie radar pour obtenir des tendances relatives du niveau marin le long du littoral de Brest à haute résolution spatiale. L'approche développée dans cette thèse est applicable au-delà du cas d'étude de Brest, notamment sur les zones côtières où les données marégraphiques ne sont pas disponibles.

The sea level rise induced by global warming is not uniform along the coastlines due to regional variability of sea level and especially due to vertical land motion which may represents a dominant factor. Therefore, the sea level evolution must be known relative to the land to provide adapted knowledges towards a most efficient coastal management. Information about relative sea level are currently provided directly by tide gauges which measured simultaneously sea level and vertical land variations. However, two important issues are associated with the use of tide gauges. First, supplemental information provided by permanent GPS stations is required to separate vertical land motion from ocean climate signals in tide gauge records, and hence to understand the causes of future coastal sea level changes and their relative importance. Second, vertical land motion can show local spatial patterns, which limits the spatial validity of the point-wise information provide by tide gauges. Using Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) and high-precision GPS data, the above-mentioned limitations were addressed in the case study of Brest (France). This study shows that, over the past decades, Brest and its surroundings are overall stable except for the embankment areas of the commercial and military harbours. The GPS-calibrated InSAR results were then further combined with radar altimetry data to obtain relative sea level trends along the Brest coastline with an unprecedented high-spatial resolution. The approach developed in this thesis is applicable beyond the case study of Brest, especially in coastal areas where tide gauge data are not available.