Influence des modifications morphologiques de l'avant-côte sur l'hydrodynamisme et l'évolution du littoral des Hauts-de-France depuis le XIXe siècle

Influence of nearshore morphological changes on hydrodynamic and evolution of the Hauts-de-France coastal zone since the 19th century

• Auteur / Autrice : Alexa Latapy
• Direction : Arnaud Héquette, Nicolas Pouvreau, Nicolas Weber
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre, de l'Univers et de l'Espace. Terre et Enveloppes fluides
• Date : Soutenance le 18/06/2020
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG) - Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences / LOG
• Partenaire(s) de recherche : EPA : France. Service hydrographique et océanographique de la Marine
• Jury : Président / Présidente : Bernadette Tessier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Brenon, Vera Van Lancker, Sophie Le Bot, Alain Trentesaux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Brenon, Vera Van Lancker

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transgression (géologie)

Hydrodynamique

Mer -- Niveau

Littoraux -- Modifications

Manche (mer)

Barres sableuses

Bathymétrie

Mots clés libres

Bathymétries historiques

Niveau marin

Modélisation hydrodynamique

Morphodynamique

Bancs sableux tidaux

Mer du Nord

Manche

Hauts-de-France

Historical bathymetries

Sea-level

Hydrodynamic modelling

Morphodynamic

Tidal sands banks

North Sea

English Channel

Hauts-de-France

Résumé

Dans les environnements côtiers, les interactions entre les processus morphodynamiques, océanographiques et anthropiques (agissant sur différentes échelles de temps) contrôlent l'évolution des systèmes littoraux. Cette thèse est axée sur une échelle de temps séculaire afin de déterminer l'influence non seulement des activités humaines, mais aussi l'impact du changement climatique. Le long de la côte nord de la France, des mesures de niveau d'eau ont été effectuées depuis le début du 19ème siècle et conservées dans les archives du Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (Shom). Parrallèlement à ces mesures tidales, des levés hydrographiques ont été effectués pour cartographier les fonds marins de cette zone côtière, caractérisée par la présence de nombreux bancs sableux, formant des corps sédimentaires massifs parallèles à subparallèles au rivage. Pour déterminer les tendances à long terme, la numérisation et l'analyse des documents historiques ont été réalisées. Ceci a permis de reconstituer les variations du niveau de la mer à Dunkerque et Calais, et d'évaluer les changements de la morphologie et de la position des bancs sableux. A partir de ces séries inédites, l'étude de l'évolution des niveaux marins moyens et des composantes de marée a révélé des changements significatifs. De plus, l'évolution bathymétrique a montré des variations morphologiques importantes depuis le 19ème siècle, qui sont en grande partie dues à la mobilité des bancs sableux. Afin d'étudier l'influence des changements morphologiques sur les processus hydrodynamiques, une modélisation numérique de la propagation de la houle et de la circulation tidale a été réalisée à l'aide de module de la chaîne de calcul TELEMAC. Dans un contexte d'érosion sédimentaire, une accélération des courants et une augmentation de la hauteur des vagues le long du rivage sont détectées. Inversement, dans un contexte d'accumulation sédimentaire, nos résultats mettent en évidence une diminution de la vitesse des courants et une plus grande dissipation de l'énergie des vagues dans les petits-fonds. Cette étude souligne le rôle des rétroactions morphologiques entre l'hydrodynamique côtière et la morphologie du littoral. L'identification de ces mécanismes à une échelle de temps séculaire est essentielle pour évaluer les facteurs potentiels des changements côtiers.

In coastal environment, interactions between morphodynamic, oceanographic and anthropic processes (acting over different timescales) control coastal systems evolution. This thesis is focused on long-term trends to determine the influence not only of human activities, but also the impact of climate change. Along the Northern coast of France, water level measurements were carried out since the early 19th century and tidal records were stored in the French Hydrographic Service (Shom) archives. At the same time that these measurements were conducted, hydrographic surveys were made for mapping the seabed of the coastal zone where tidal sand banks are common, forming linear shore-parallel or slightly oblique massive sand bodies. To determine long-term trends, digitization and analysis of these historical records were undertaken, enabling to reconstruct past sea-level changes and assess changes in sand bank morphology and position. Analysis of long tidal records suggests significant changes in tidal levels and a strong variability in the main tidal constituents. Moreover, analyses of bathymetry changes shows significant morphological variations across the shoreface since the 19th century, which are largely due to sand bank mobility. Numerical modelling of wave propagation and tidal circulation was performed using the TELEMAC suite of models to relate the observed changes in shoreface and nearshore morphology with possible variations in hydrodynamic processes. Under eroding conditions, an acceleration of tidal currents and an increase in wave height are obtained. Conversely, accumulation leads to an hydrodynamic regime weakening with a decrease in current velocity and to more wave energy dissipation in the nearshore. This study highlights the role of morphological feedbacks between nearshore morphology and coastal hydrodynamics. The identification of these feedbacks mechanisms at a secular time scale is important to assess potential drivers of coastal changes.