Caractérisation de la dispersion de traceurs passifs dans un écoulement côtier soumis à un régime macrotidal : Étude d'impact de la dynamique sur la qualité de l'eau le long du littoral du Nord-Pas de Calais et de la Picardie

par Nicolas Jouanneau

Thèse de doctorat en Océanographie Physique

Sous la direction de Alexei Sentchev et de Hubert Loisel.

Le président du jury était Abdellatif Ouahsine.

Le jury était composé de François Schmitt, Antoine Mangin, Alain Lefebvre.

Les rapporteurs étaient Abdellatif Ouahsine, Bruno Zakardjian.


  • Résumé

    Caractériser la circulation et l'évolution de la qualité des eaux côtières en Manche orientale est un enjeu majeur pour de multiples applications dans une région riche en bio-diversité et en ressources halieutiques. L'hydrodynamisme, dominé par un régime megatidal, joue un rôle essentiel dans les processus de dispersion et de mélange le long du littoral du Nord-Pas-de-Calais. La physionomie en "entonnoir" de la Manche orientale donne lieu à une dyssimétrie de l'onde de marée qui induit un flot plus intense et plus bref que le jusant, engendrant une dérive résiduelle vers la mer du Nord accentuée par les vents dominants de sud-ouest. Ce contexte atypique confère une structure complexe à l'écoulement côtier, dans une région dite "à influence d'eau douce". L'utilisation du modèle hydrodynamique MARS3D a permis de mettre en évidence certains phénomènes complexes à l'échelle régionale et comprendre la gense et la dynamique du fleuve côtier. Grâce à la modélisation haute résolution, à l'échelle dite locale, la circulation dans l'enceinte du port de Boulogne-sur-Mer a pu être caractérisée. Il a été démontré qu'un tourbillon anti-cyclonique, caractéristique du régime de flot, permet une évacuation rapide des traceurs passifs transitant par le port. Lors du jusant, une dérive intense vers le sud piège les traceurs dans le port. Ce piégeage peut être accentué ou atténué selon le sens du vent ou le débit fluvial. Une étude de modifications morphologiques de la rade a été réalisée afin de montrer l'utilité de la modélisation pour proposer des solutions innovantes pouvant améliorer la qualité de l'eau. Un travail similaire a été mené en baie de Somme pour comprendre les problèmes relatifs à la qualité de l'eau. Certaines activités sont soupçonnées d'être à l'origine de contamination microbienne et en particulier les moutons de pré-salés, accusés de contribuer majoritairement à l'apport en E. Coli. En assimilant les traceurs passifs au matériel bactérien, nous avons pu appréhender la problématique de la qualité de l'eau. Notre étude a permis de mettre en exergue les conditions environnementales propices à la rétention ou à l'évacuation de matières contaminantes émises par de nombreuses sources alimentant la baie. La convergence des courants, et l'accumulation du matériel contaminant, ont été révélées au voisinage du Crotoyce qui peut expliquer en partie, la qualité médiocre de ces eaux. Ces schémas de circulation interne à la baie de Sommesuivant les conditions environnementales contribue à améliorer les études sur la qualité de l'eau et les futurs aménagements côtiers durables.

  • Titre traduit

    Characterization of passive tracers dispersion in a coastal flow under a macrotidal regime : Hydrodynamic impacts on water quality along the Northern French Opale Coast (Eastern English Chanel, EEC)


  • Résumé

    Characterizing the circulation and the coastal water quality evolution in the EEC is a major stake in many applications, particularly in a such bio-diversified region. The hydrodynamism plays an essential role in dispersal and mixing processes along the Nord-Pas-de-Calais shores. The EEC funnel physiology gives place to a tidal asymmetry which induces flood conditions stronger but shorter then ebb conditions, involving a residual northern drift, strengthened by the dominant south-west winds. This atypical context confers a complex structure of the coastal flow in a ROFI (Region Of Freshwater Influence). Using the hydrodynamical model MARS3D permitted to underline complexes phenomenon at regional scale and understand the genesis and dynamic of the so called, "coastal river". Thanks to high resolution modelling, circulation pattern inside Boulogne-sur-Mer harbor has been characterized. We identified an anti-cyclonic eddy, characteristic of the flood conditions and responsible of a rapid evacuation of tracers passing through the harbor. In opposition, during ebb, a southward drift traps passive tracers inside the port. This trapping effect can be limited or emphasized depending on wind directions and freshwater inputs. Besides, harbor morphological changes have been assessed in order to propose innovative solution to improve water quality inside the harbor. A similar work was developed in the "baie de Somme" (France) to understand water quality existing issues. Many activities are suspected to supply microbial contamination within the bay, especially the marshes sheep accused to be the major contributor in E. Coli. Assuming passive tracers as bacterial material we have studied dispersion and transport processes within the bay. This study permit to underline environmental conditions favorable to evacuate or maintain pollution emitted from several water sources supplying the bay. A current converging zone has been shownsurrounding the Crotoy area (were the water quality is bad), and simulations reveal an accumulation place for most of the different water bodies relative to the fresh water inputs. This work on circulation pattern in the Bay of Somme regarding environmental conditions, contribute to improve water quality studies and further sustainable coastal managements.


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