Décharge d'eau souterraine en mer et circulation d'eau de mer dans les sédiments : flux d'eau et d'éléments chimiques le long du littoral méditerranéen français

par Simon Bejannin

Thèse de doctorat en Surfaces et interfaces continentales, hydrologie

Sous la direction de Pieter Van Beek.

Soutenue le 30-11-2018

à Toulouse 3 , dans le cadre de École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse) , en partenariat avec Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales (Toulouse ; 1995-....) (laboratoire) .

mots clés

• Décharge d’eau souterraine en mer
• Flux
• Circulation d’eau de mer
• SGD
• Isotopes du radium
• Mer Méditerranée
• Nutriments
• Hydrogéologie -- France -- Méditerranée (mer)
• Eaux souterraines -- France -- Méditerranée (mer)
• Nutriments -- France
• Méditerranée (mer)

Résumé

L’importance hydrogéologique et biogéochimique des apports d’eau souterraine en mer a récemment été mise en évidence. De nombreuses études ont été réalisées à travers le monde, mais très peu ont été menées sur le littoral méditerranéen, malgré la présence de nombreuses résurgences karstiques (Port-Miou, La Palme, Font Estramar…). L’utilisation de l’imagerie infrarouge thermique a permis la détection des décharges d’eau souterraine le long de ce littoral. Les flux d’eau et de nutriments ont ensuite été estimés à l’aide des isotopes du radium (223Ra, 224Ra et 228Ra). Nous montrons que les flux de nutriments associés aux décharges d’eau souterraine et aux flux de circulation d’eau dans les sédiments sont similaires voire supérieurs (jusqu’à 20 fois) aux apports de nutriments associés aux fleuves, à l’exception du Rhône. Nous montrons finalement que les flux associés aux décharges d’eau souterraine en mer et à la circulation de l’eau de mer dans les sédiments ont lieu tout le long du littoral méditerranéen français, à l’inverse des fleuves qui se déchargent ponctuellement. Ces flux sont donc à prendre en compte dans les bilans d’éléments chimiques, nottament à l’échelle régionale (Golfe du Lion).

mots clés

• Submarine groundwater discharge
• Flux
• Circualtion of seawater
• SGD
• Radium isotopes
• Mediterranean Sea
• Nutrients

Titre traduit

Submarine groundwater discharge and circulation of seawater through the sediment as vector of chemical elements along the French Mediterranean Sea

Résumé

The hydrogeological and biogeochemical importance of submarine groundwater inputs has recently been highlighted. Numerous studies around the world have shown that these contributions can challenge fluvial inputs. However, very few studies have been conducted along the French Mediterranean coastline despite the presence of several springs discharging directly into the sea. Submarine groundwater discharge locations were first detected using thermal infrared images. Water and nutrient flux were then estimated using radium isotopes (223Ra, 224Ra and 228Ra). Nutrient inputs are similar (and even greater, up to 20 times higher) to the local river inputs, except the Rhône River. We show that the nutrient fluxes driven by either submarine groundwater discharge (direct inputs of groundwater) or the circulation of seawater through the sediments are significant. These fluxes exist all along the French Mediterranean coastline. This is in contrast with the river inputs which are local inputs. These fluxes need to be considered in the chemical oceanic budgets (coastal seas and likely also in the sea/ocean budgets). These nutrient fluxes may have an impact on the quality of the coastal waters and on the coastal ecosystems.