Physique du littoral - Modélisation hydrodynamique et sédimentaire – Quantification de flux sédimentaire

Membre de l'observatoire de la dynamique du littoral SNO DYNALIT

Projets en cours

• PPR Futurisks 2022-2028

Past-to-FUTUre Coastal RISKS in Tropical French Overseas Island Territories: from impacts to solutions

FUTURISKS vise à combler ces lacunes en se concentrant sur les territoires insulaires tropicaux d’Outre-Mer français. Ce projet contribue à améliorer la compréhension (i) des processus qui contrôlent l’érosion côtière et la submersion marine, (ii) des impacts en cascade et phénomènes d’amplification en jeu dans les événements combinés d’origine météo-marine, et (iii) des politiques de réduction des risques et d’adaptation au changement climatique dans ces territoires. Il accompagne de manière concrète les acteurs publics dans l’observation des phénomènes météo-marins et de leurs impacts, et dans la conception, la mise en oeuvre et l’évaluation des politiques et actions de réduction des risques et d’adaptation au changement climatique.
FUTURISKS mobilise une triple approche originale “passé-futur”, interdisciplinaire et participative. L’approche interdisciplinaire déployée dans FUTURISKS implique des spécialistes de géosciences (océanographes physiciens et géomorphologues de BOREA, du BRGM, d’ENTROPIE, d’ESPACE-DEV/CUFR Mayotte, de Géo-Océan, de Géosciences-Montpellier/Gladys, de LETG-Caen, de LIENSs, du LOPS, du MIO, de l’OSU-Réunion, du SGNCOBLIC, du Shom et de la SPC) et de sciences humaines et sociales (géographes, géomaticiens, politistes, juristes et anthropologues du CERI, du LAGAM, de LETG-Caen et LETG-Brest UBO, et de LIENSs) dans cinq tâches transversales : la reconstruction des événements passés (y compris combinés) et de leurs impacts sur les territoires, l’analyse à haute résolution des processus physiques contrôlant les niveaux extrêmes et la submersion marine, l’évaluation des solutions mises en oeuvre, l’évaluation des risques futurs et des incertitudes associées, et la construction d’une plateforme d’aide à la décision et de dissémination des résultats. L’approche participative (ateliers, science citoyenne) s’appuie sur une collaboration étroite avec les acteurs concernés par la connaissance des risques côtiers et en charge des politiques de réduction des risques et
d’adaptation au changement climatique.

• ANR JCJC 2021-2024 WEST

Au cours des deux dernières décennies, d'importants efforts de recherche ont été consacrés à la compréhension et à la modélisation des processus de transport des sédiments sous des vagues non linéaires réalistes dans la zone littorale. Les mécanismes d'érosion pendant les événements extrêmes étant bien décrits dans la littérature, la nouveauté de WEST est d'entreprendre de nouvelles recherches sur le transport des sédiments pendant les périodes d'accrétion, menant au ré-engraissement de la plage. En fait, l'érosion des tempêtes peut avoir des effets à court et à moyen terme sur les côtes, en fonction des mécanismes d'accrétion et des échelles de temps nécessaires. Pour prédire l'évolution des côtes, il faut définir avec précision les mécanismes d'érosion et d'accrétion. Pendant la récupération de la plage, plusieurs processus physiques interagissent sans aucun facteur prédominant contrôlant le transport des sédiments. L'objectif général de WEST est d'évaluer les interactions entre les vagues, l'hydrodynamique et la pente de fond menant au transport net de sédiments vers la côte dans la zone de surf. Les objectifs généraux sont de clarifier la contribution relative des processus physiques menant au transport net de sédiments vers la plage en fonction de facteurs hydrodynamiques et morphologiques. Le premier objectif de WEST est d'étudier l'impact de la déformation de la surface libre sur l'hydrodynamique de la colonne d'eau, en particulier dans la Couche Limite de Fond (CLF). Le second objectif concerne l'interaction entre le courant et le transport de sédiment, ainsi que, dans une moindre mesure, l'influence possible de la pression dans le lit sédimentaire. Le troisième objectif de WEST concerne l'influence de la pente de plage sur les non-linéarités des vagues et le déferlement. La nouveauté de WEST réside également dans la première tentative d'obtenir des mesures in situ précises du transport des sédiments et des déformations de surface libre proche du déferlement. La caractérisation de la surface libre in situ est très difficile. WEST s'appuiera sur les recherches les plus récentes sur la dynamique des vagues et le transport des sédiments, en mettant en oeuvre une technologie de pointe pour produire les mesures les plus complètes de la CLF sous les vagues déferlantes in situ, ainsi que sur les améliorations les plus récentes apportées aux méthodes numériques de type CFD. A la fin du projet, WEST fournira le premier ensemble de données permettant d'aborder l'influence des non-linéarités des vagues sur la colonne d'eau jusqu'à la CLF et leur influence sur la variabilité de la contrainte de cisaillement au fond. WEST permettra également de quantifier le transport des sédiments en suspension ainsi qu'en charriage. Ces résultats nous permettront de mieux comprendre les mécanismes de ré-engraissement de la plage, ce qui permettra d'améliorer les modèles morphodynamiques couramment utilisés par les ingénieurs et gestionnaires côtiers pour la gestion des zones côtières.

• EC2CO Hoopla 2018-2019

L’objectif général de ce projet est donc d’améliorer la connaissance de certains des processus hyro-sédimentaires associés à l’érosion active des ouvrages de défense dure par l’acquisition d’un jeu de données originales.

• Fondation de France REVCot 2017-2020

Le projet REVCot rassemble des scientifiques issus de diverses disciplines (sciences physiques, sciences naturelles, sciences humaines) afin (1) d'améliorer la connaissance de l’aléa inondation marine et continentale actuel (au contact terre-mer), (2) d'étudier et cartographier l’évolution de ces phénomènes dans le cadre d’un changement climatique et d’une élévation du niveau marin induite. Le LGO se concentre sur l'étude du niveau marin instantané ou à l'échelle d'un état de mer (runup, setup, houle, vagues infragravitaires...).

• ANR Maturation2016-2019 MESURE
• ANR FEM2016-2020 DIME

Ce projet vise à mieux comprendre la dynamique des vagues extrêmes en passant par une modélisation boussinesq des ondes de surface.

• ANR FEM2015-2019 PHYSIC

Processus HYdro-Sédimentaires en Interaction avec les Courants extrêmes porté par le SHOM. Co-encadrement d'une thèse sur la dynamique de saltation des gallets soumis à des courants tidaux extrêmes et modéliser à terme les déplacements des sédiments marins dans le Raz Blanchard et mise en place de moyens de mesure innovants sur zone. Dans ce passage, où le courant des marées est l’un des plus forts d’Europe, un projet de déploiement d’hydroliennes est à l’étude. Prévoir la façon dont se déplacent le sable, les galets, les algues… permettra d’optimiser le dimensionnement des futures installations.
Les partenaires de ce projet sont DCNS, le SHOM, l'Université de Caen, l'UBO, TELECOM Bretagne, IXSURVEY, EDL, FEM et ENSTA Bretagne.

• ANR ASTRID2015-2018 COASTVAR
• EC2CO DEXMES 2015-2017

L’objectif principal de ce projet à moyen terme est d’augmenter le champ d’interprétation des signaux optiques et acoustiques pour le suivi et la quantification des MES dans les milieux naturels. Il s’appuie sur le développement d’une plateforme expérimentale qui permet de tester la réponse de capteurs à une large gamme de MES, leur capacité à quantifier les propriétés des MES (principalement la concentration mais également le spectre en classe de taille, leur densité ou la nature des MES) et la définition de protocoles de mesure in-situ.

• DYNATREZ

Dans le cadre du SNO DYNALIT, nous suivons une plage de poche située en Bretagne (France) à Locmaria-Plouzané appelée Porsmilin. Différents financements sont obtenus pour pérenniser les mesures et pour réaliser des périodes de mesures intensives (INSU SYSTER, Labex Mer, Pole Image/IUEM, SOERE Traît de côte...). En octobre 2015, une thèse commence sur la compréhension de l’impact du niveau d’eau dans la zone de swash sur l’érosion et l’accrétion se produisant sur les plages de poche sableuses, en utilisant des mesures de courant et de topographie, et en modélisant l’impact des processus de transfert de sédiments. Des mesures réalisées par vidéo seront validées grâce aux jeux de données courant/houle/topographie existants et l’impact des ondes longues sur le niveau d’eau dans la zone de swash et les courants générés sera étudié, ainsi que leur rôle dans le recouvrement de la plage. Cette étape est essentielle à comprendre afin de pouvoir mettre en place une modélisation long-terme des zones côtières.

Dans le cadre de l'observatoire, de nombreux jeux de données sont disponibles. Un système vidéo a été récemment installé. Toutes ces mesures permettront d’étudier l’ensemble des processus hydrosédimentaires en action sur cette plage. Une sous-tâche de cette thèse sera d’optimiser les mesures de topographie à l’aide de caméra, et de réussir à mesurer la part incidente et réfléchie des ondes longues. Le candidat investiguera aussi la possibilité d’un cycle hysterisis dans l’évolution du profil de plage et d’échange de sédiments entre la zone de surf et le haut de plage. Enfin, une configuration correspondant au site d’étude sera implémentée dans un modèle du type de Xbeach. L’évolution naturelle de la plage sera modélisée et aidera à la compréhension globale du fonctionnement de la zone. Les modèles numériques et les observations seront comparés, l’intervalle d’incertitude sera examiné et la pertinence d’un tel modèle pour prédire les risques en cas de tempêtes sera étudiée.

Les principales questions de cette étude sont : comment évolue le niveau d’eau dans la zone de déferlement des vagues et sur la plage ? Quels sont les processus qui le gouvernent ? Quel est son impact sur la morphodynamique de la plage et sur les flux sédimentaires ? Comment utiliser un système de vidéo pour répondre à ces questions ? Actuellement, beaucoup de travaux démontrent des relations empiriques conduisant à déterminer le niveau d’eau à la côte. De plus en plus nombreux sont ceux montrant l’importance des ondes longues (infragravitaires) sur les variations extrêmes de morphologies lors des événements extrêmes. Un jeu de données pris durant l’hiver 2014 a permis de mettre en évidence la présence d’un fort pourcentage d’ondes infragravitaires sur la plage de Porsmilin durant les tempêtes et en fait un terrain d’expérience très intéressant. Un système de vidéo vient d’y être installé. Une campagne de mesures réalisée en octobre 2014 vise à valider ce système de vidéo. Il y a encore beaucoup de progrès à faire dans la mesure de niveau d’eau ou d’états de mer ou de topographie via une caméra. La précision actuelle est très limitante. Le site étant de plus une plage de poche macrotidale, elle offre des caractéristiques qu’on retrouve peu dans la littérature et qui sont pourtant commune dans notre région.