Du Fleuve Rouge au golfe du Tonkin : dynamique et transport sédimentaire le long du continuum estuaire-zone côtière

From the Red River to the Gulf of Tonkin : dynamics and sediment transport along the estuary-coastal area continnum

• Auteur / Autrice : Violaine Piton
• Direction : Sylvain Ouillon, Marine Herrmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, Atmosphère, Climat
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (Toulouse ; 1995-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Océanographie des estuaires

Fleuve rouge, Delta du (Viet-Nam)

Sédiments (géologie) -- Transport

Mots clés libres

Circulation estuarienne à régionale

Transport sédimentaire

Variabilité

Modélisation océanique régionale

Continuum estuaire-océan côtier

Fleuve Rouge

Golfe du Tonkin

Estuarine to regional circulation

Sediment transport

Variability

In-situ observations, regional ocean modelling

Estuary-coastal ocean continuum

Red River

Gulf of Tonkin

Résumé

Les deltas et les régions côtières constituent les sources les plus importantes d'eau douce et de matière en suspension vers le plateau continental puis le large, la compréhension de leur dynamique et de leur variabilité est donc cruciale. Cette thèse vise à mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle de la dynamique estuarienne et océanique sous l'influence de forçages naturels et l'influence de cette variabilité sur le transport et devenir des sédiments le long du continuum estuaire - océan côtier du Fleuve Rouge au Golfe du Tonkin. Des observations in-situ collectées dans l'estuaire ont d'abord mis en évidence l'influence de la variabilité saisonnière et de la variabilité due à la marée sur le débit et sur le devenir des matières en suspension, en particulier le rôle du pompage tidal dans l'envasement de l'estuaire. Deuxièmement, un modèle hydrodynamique 3D réaliste, basé sur une configuration haute-résolution et un paramétrage optimisés et validés à partir de plusieurs jeux d'observations in-situ et de données satellitaires, a été utilisé pour l'étude de la circulation à l'échelle du Golfe du Tonkin. Cette configuration a préalablement été optimisée à l'aide de tests de sensibilité des solutions de marée à la bathymétrie et à la paramétrisation du frottement de fond. Les facteurs de la variabilité de cette circulation aux échelles journalière, saisonnière à interannuelle ont été identifiés. La variabilité du transport d'Ekman due à l'inversion saisonnière des vents de mousson a été identifiée comme le principal moteur de la circulation saisonnière, cette dernière pouvant être inversée (intensifiée) en été (hiver) par le passage de typhons. ENSO, l'Oscillation Arctique ou encore une forte activité cyclonique ont été identifiés comme les facteurs de la variabilité interannuelle. Des tests préliminaires avec un module de transport sédimentaire couplé au modèle hydrodynamique ont révélé l'importance, pour la représentation réaliste du transport de matière en suspension, de la composition du sédiment de fond et du paramétrage des coefficients d'érosion.

Deltas and coastal regions deliver the largest inputs of freshwater and sediments to the shelf and open ocean, understanding water and sediment dynamics and variability in those regions is therefore crucial. The spatio-temporal variability of estuarine and ocean dynamics under the influence of natural forcings and their impact on sediment transport and fate was assessed along the Red River estuary - coastal ocean - Gulf of Tonkin continuum. First, in-situ estuarine observations evidenced the seasonal and tidal variabilities of flow and suspended matter, and showed in particular the role of tidal pumping in the estuary siltation. Second, a 3D realistic hydrodynamic model was set up and calibrated with various observations and satellite data. Beforehand, a high-resolution model configuration was implemented and optimized with sensitivity tests of the Gulf of Tonkin's tidal components to bathymetry and various bottom friction parameterizations. Third, the resulting optimized configuration was used to study the large scale Gulf of Tonkin circulation at daily, seasonal and interannual scales, and to identify the drivers of their variabilities. Ekman transport variability due to monsoon winds reversal drives the seasonal circulation, which can be reversed in summer by episodic typhoon events and intensified in winter. ENSO, strong typhoon activity and Arctic Oscillation have been identified as drivers of the interannual circulation variability. Lastly, preliminary tests with a sediment transport module coupled with the hydrodynamics model revealed the importance of the seabed composition and of the parameterization of the erosion coefficients.