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Dynamique Littorale

Caractérisation de l’hydrodynamique et de la morphodynamique littorale et côtière

L’étude du transport sédimentaire repose sur une bonne compréhension des processus hydrodynamiques. Ainsi, Les principaux efforts lors du quadriennal 2002-2006 concernent l’adaptation ou le développement d’outils de modélisation numérique permettant de mieux caractériser l’hydrodynamique littorale et pré-littorale, ainsi que le lancement de campagnes de mesures hydrodynamique (caractérisation de la houle et des courants de circulation) et géophysique (imagerie du stock sableux et du substrat géologique, et réalisation de profils topo bathymétriques) permettant de tester et valider les outils de modélisation dans des conditions réalistes.
Ces développements permettent d’aborder les questions suivantes, qui doivent être considérées comme les objectifs scientifiques de l’axe 1 pour le quadriennal 2007-2010 :
- Quelle est la résultante des effets combinés de la houle et des courants de circulation sur le transport sédimentaire sableux et fin en zone pre-littorale ?
- Quels est l’ordre de grandeur des transferts de sédiment vers le large et vers la lagune (« perte au large » et cônes de débordement) lors d’une tempête ? Quelles sont les conditions qui favorisent ces départs particuliers de sédiment ?
- Quelle est la contribution des phénomènes catastrophiques (crues et tempêtes) dans la formation et l’évolution d’un littoral sableux ? On approche ce problème par la modélisation numérique et la mesure in-situ. La même question est également traitée dans l’axe 2 avec une approche méthodologique centrée sur la mesure géochimique ;
- Comment les processus hydrodynamiques interagissent-ils à différentes échelles spatiales (de la zone pré-littorale à la plage) ?
- Quel est le mécanisme de génération de surcôte lors d’une tempête mettant en présence la houle, le vent et la marée ?
- Quelles sont les relations entre les évolutions du climat de houle et celles du profil topographique à différentes échelles de temps et d’espace ? On approche ce problème par la modélisation numérique et l’optimisation de forme. La même question est traitée dans le thème « marges passives » avec une approche naturaliste (terrain et imagerie géophysique).
Tout d’abord, on aborde le problème de l’interaction 3D (= en tenant compte des variations verticales) entre les courants induits par la houle et les courant de circulation (thèse de Cléa Denamiel ; bourse BDI CNRS / Région LR, 2003-2006). En zone pré-littorale, ces deux types de courants interfèrent fortement et le courant résultant n’est pas leur simple somme. Dans le prolongement des travaux de Mellor (2003), ce projet consiste à réaliser le couplage numérique entre un modèle de circulation (SYMPHONIE ; Estournel et al., 2003) et un modèle de propagation de houle (REFDIF ; Kirby & Dalrymple, 1983), en tenant compte de la variation verticale du courant résultant. L’approche permet d’étudier les conséquences d’un tel couplage sur le transport sédimentaire sableux (sur le fond) en zone pre-littorale. Dans le cadre du quadriennal 2007-2010, l’objectif est d’appliquer le modèle développé à un certain nombre de situations réalistes (notamment dans le cadre des projets OLIMED, BEACHMED-E et COPTER) dans le golfe du Lion (Leredde et al., 2003 ; Petrenko et al., 2005).
Dans le prolongement de ce premier travail, on tente de caractériser le transport sédimentaire en zone littorale par la mesure in-situ et la modélisation numérique (thèse de Nans Bujan, bourse CIFRE EID / Université Montpellier II, 2005-2008). Dans ce cas, un modèle de circulation littorale forcé par la houle (SHORECIRC ; Svendsen et al., 1999) est modifié et utilisé pour caractériser le transport sableux littoral à grande échelle (un littoral de 20 km de long) en tenant compte des « pertes » de sable au large et des débordements de tempêtes. Les premières campagnes de mesure visant à valider les résultats du modèle SHORECIRC ont été réalisées à l’automne 2005 et seront de plus en plus nombreuses à partir de 2006, et dans les années qui suivront (campagnes GLADYS).
Au cours du quadriennal 2007-2010, ces outils de modélisation en zones pré-littorale et littorale continueront d’être développés et seront progressivement regroupés dans une plateforme de modélisation hydrodynamique (projet BEACHMED-E).
Le code de calcul de propagation de la houle REFDIF utilisé depuis 2002 au laboratoire est actuellement couplé à un outil d’optimisation globale de forme (BMO ; Mohammadi & Pironneau, 2001, 2004 ; Mohammadi, 2004) développé par l’Institut de Mathématique et de Modélisation de Montpellier (thèse Damien Isèbe ; bourse MENRT collaboration département de Mathématiques, 2005-2008). Le couplage BMO/REFDIF permettra de caractériser la position et la forme générale des barres sédimentaires d’avant-côte sous l’action de différents climats de houle (Isèbe et al., 2005). L’optimiseur BMO sera ensuite couplé au modèle SHORECIRC mentionné précédemment pour améliorer l’optimisation en zone littorale. Un fois ce couplage complètement formalisé, l’activité se concentrera sur la caractérisation des relations existant entre la forme d’une barre sédimentaire et le climat de houle (projet COPTER).
Les outils numériques sus-mentionnés continueront d’être utilisés sur différents sites d’études situés dans le Golfe du Lion (Golfe d’Aigues-Mortes, Baie de Banyuls, lido de Sète, plage de la Tamarissière, plage des aresquiers,...). Mais ces outils seront également utilisés pour mieux comprendre la dynamique sédimentaire de marges passives fossiles, comme par exemple le Bassin du Sud-Est au Jurassique terminal (Bouchette et al., 2001), soumis à l’action de houles de tempêtes. Sur ce point précis, les travaux sur les processus actuels et le développement d’outils numériques adaptés rejoindront ceux portant sur l’étude plus générale de la dynamique des marges passives menées dans le laboratoire depuis plus de 10 ans (voir thématique « marges passives »).