Processus de sédimentation fine en domaine estuarien macrotidal : approche trans-disciplinaire et multi-échelles : application à l'estuaire de l'Authie, Nord de la France

par Claire Marion

Thèse de doctorat en Géographie physique

Sous la direction de Edward Anthony et de Alain Trentesaux.

Soutenue en 2007

à Littoral .


  • Résumé

    Les mécanismes contrôlant la dynamique des sédiments fins en milieu estuarien sont complexes du fait de la multiplicité des processus en action et de leurs interactions diverses et encore souvent mal comprises. L’étude de la dynamique des sédiments fins regroupe quelques uns des enjeux environnementaux fondamentaux. En raison de leur forte affinité avec une large gamme de contaminants métalliques et organiques, les particules fines sont en mesure de concentrer la pollution provenant à la fois du bassin versant et du milieu marin et dont les risques respectifs sont croissants (agriculture, trafic maritime…). Leur accrétion mène à la formation de vasières puis à l’édification de marais maritimes, habitats d’importance communautaire au niveau européen. La pérennité de ces espaces ainsi que la biodiversité et la maintenance des ressources qu’ils contiennent sont cependant menacées par le comblement général des estuaires. Les travaux effectués lors de cette thèse ont permis de dégager quelques points clefs du fonctionnement d’un estuaire co-dominé par la houle et la marée en soulignant notamment les interactions entre les différents processus. Ils ont également permis d’appliquer un ensemble d’outils et de croiser les regards scientifiques par le biais d’une méthodologie transdisciplinaire. Les études à l’échelle de la marée ont mis en évidence l’influence significative mais restreinte de la houle au domaine d’embouchure, la mixité des masses d’eau et la présence d’un maximum de turbidité résultant d’un jeu d’asymétrie de la marée. Cette pompe tidale est en mesure de redistribuer les sédiments très largement au sein de l’estuaire, notamment par le biais de macroflocs. Les interactions entre la morphologie et les asymétries de marées sont complexes et, à travers le transport résiduel engendré, conditionnent l’évolution du système estuarien. La dynamique tidale est particulièrement bien enregistrée à travers la nature des dépôts et leurs rythmicité. Les suivis ont montré une constante disponibilité des MES dans les masses d’eau et le rôle clef de vecteur des chenaux de marée. Les apports de sédiments sur les zones intertidales se font ensuite selon les niveaux altimétriques. Les différents résultats ont mis en évidence l’importance de la spartine dans les mécanismes de piégeage des sédiments sur les marais salés et leur variabilité saisonnière mais également les répercussions que pouvaient avoir les forts taux de sédimentation sur les biocénoses benthiques à moyen terme. Sur une échelle plus longue, nous avons pu envisager les conséquences en termes d’élévation de cette accumulation en soulignant l’effet de la compaction du profil sédimentaire. Le volet stratigraphique, prenant en compte les conclusions de l’histoire holocène de la plaine maritime flamande, confirme le stade de comblement avancé de l’estuaire. Les recherches sur l’estuaire de l’Authie sont susceptibles de déboucher sur un modèle d’estuaire à dominance hydrodynamique mixte marée-houle, pertinent pour des estuaires macrotidaux tempérés situés dans des domaines à forte disponibilité en sables et répondant à ces critères hydrodynamiques (estuaire de la Manche). Les perturbations d’ordre climatique et la variabilité naturelle qui s’amorcent dans le cadre du changement global s’accompagnent d’une pression humaine de plus en plus forte sur les espaces estuariens. Ces risques devront nous obliger à appréhender les écosystèmes estuariens de manière holistique en les replaçant au niveau régional de la Manche mais également dans le contexte mondial.

  • Titre traduit

    Fine-grained sedimentation processes in a macrotidal estuarine environment : a cross-disciplinary and multi-scale approach with applications to the Authie esturary, Northern France


  • Résumé

    The mechanisms controlling fine sediments dynamics in estuaries are complex because of the multiplicity of active processes and their diverse interactions, most often not well understood. The study of fine sediment dynamics embodies a number of fundamental environmental issues. Due to their strong affinity with a large range of metallic and organic contaminants, fine-grained deposits are capable of concentrating pollutants from watersheds and from the sea, both of which are sources of increasing coastal zone hazards (from agriculture, maritime traffic. . . ). Accretion of estuarine deposits leads to mudflat formation, and then salt marsh establishment, thus forming habitats of supreme importance in the European community. The lasting biodiversity and resource value of these habitats are at risk from accelerated estuarine infilling. The objective of this thesis has been to highlight key points of the functioning of an estuary co-dominated by waves and tides, and to gain better insight into the interactions underlying fine-grained sedimentation processes. The approach is highly methodological, based on the application of a cross-disciplinaryassemblage of tools. The study shows that wave influence, though significant, is restricted to the esturary mouth. The esturary exhibits freshwater/salinity mixing and the presence of a turbidity maximum resulting from a combination of tidal asymmetries. This tidal pumping is capable of very widely redistributing the sediment within the estuary, notably via macrofloc dynamics. Interactions between tidal asymmetry and morphology are complex and, through generated residual transport, condition the evolution of the estuarine system. The tidal dynamics are particularly well recorded by the characteristics of deposited sediments and their clear rhythmic pattern. The monitoring has shown the constant availability of sediment in the water column and the key role of tidal channels as vectors of sediment circulation. The input of sediment over the intertidal zones is governed by elevation within the tidal frame. The different results have highlighted the importance of Spartina in sediment trapping mechanisms over salt marshes and their seasonal variability but also the medium-term impacts of high sedimentation rates on benthic biocoenoses. At longer timescales, investigation of the consequences of this accretion highlights the effect of compaction of the sedimentary profile. The stratigraphic input from this work takes into account conclusions from the Holocene history of the neighbouring Flemish coastal plain, and confirms the advanced stage of infilling of the Authie esturay. The research on the Authie estuary may be summarised by a model of an estuary with mixed wave-tide hydrodynamic dominance pertinent to temperate macrotidal estuaries located in sand-rich tidal seas with storm wave influence, which is precisely the case of English Channel estuaries. Climatic perturbations and natural variability initiated within the frame of global change result in increasing human pressures on estuaries, thus generating potential risks. Tacking these pressures and risks calls for a holistic approach to the study of estuarine ecosystems, not only at the regional scale of the English Channel, but also in the world context.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (x-317 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 266-293

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  • Bibliothèque : Université du Littoral-Côte d'Opale (Dunkerque, Nord). Bibliothèque. Section Lettres, sciences humaines et sociales.
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