Thèse soutenue

Modélisation numérique des transferts sédimentaires de l'estuaire de la Gironde au plateau continental
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Auteur / Autrice : Mélanie Diaz
Direction : Pierre Le Hir
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Océanographie physique et environnement
Date : Soutenance le 13/12/2019
Etablissement(s) : Brest
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : DYNECO/DHYSED Laboratoire Dynamique Hydro-sédimentaire (Ifremer)
Jury : Président / Présidente : Xavier Carton
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Le Hir, Xavier Carton, Claude Estournel, Laurent Amoudry, Florent Grasso, Aldo Sottolichio
Rapporteurs / Rapporteuses : Claude Estournel, Laurent Amoudry

Mots clés

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Résumé

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Les matières en suspension (MES), vecteur principal des nutriments et contaminants apportés par les grands fleuves, peuvent directement influencer le fonctionnement des écosystèmes marins ainsi que la qualité des eaux littorales. L’étude de leur dynamique s’avère donc essentielle dans le cadre de la protection des ressources marines. Cependant, l’analyse du devenir du matériel particulaire d’origine continentale au travers d’un estuaire est complexe de par la pluralité des processus physiques, sédimentaires et biogéochimiques qui s’y développent, à la fois dans les domaines intra-estuariens et côtiers. Dans le cadre du projet ANR AMORAD, cette étude vise à contribuer à l’amélioration de la compréhension des flux de matières potentiellement contaminées, issues principalement des apports terrigènes délivrés par les estuaires. L’objectif principal est d’aborder la problématique liée aux transferts de particules fines de l’estuaire de la Gironde au plateau continental, principalement par une approche de modélisation numérique, pour : (i) analyser l’influence des évènements hydrométéorologiques (crue/étiage, tempêtes) sur les flux particulaires ; et (ii) déterminer les zones privilégiées d’accumulation ou de dispersion des sédiments potentiellement contaminés sur le plateau continental, et notamment le rôle de la vasière Ouest Gironde dans le piégeage de ceux-ci. Dans ce but, un modèle hydrosédimentaire 3D réaliste, reposant sur le modèle hydrodynamique MARS3D, le modèle de vagues WAVE WATCH 3® et le module sédimentaire MUSTANG, a été mis en place sur l’estuaire de la Gironde et le plateau continental adjacent. Grâce à une étude de sensibilité du modèle au paramétrage sédimentaire, les incertitudes sur les flux sédimentaires à l’embouchure de l’estuaire ont été quantifiées. En s’appuyant sur l’étude de sensibilité et sur l’analyse de la durée de spin-up nécessaire à la stabilisation du modèle, le modèle a été calibré de l’estuaire au plateau. Celui-ci a démontré des performances et un niveau de validation satisfaisants, avec une robustesse des flux et couvertures sédimentaires sur 6 ans remarquable. L’étude de la dynamique sédimentaire résiduelle a révélé une forte influence de la circulation barocline sur les échanges de sédiment à l’embouchure de l’estuaire, favorisant l’import de sédiment dans l’estuaire en période humide. L’exploitation du modèle a également permis d’étudier les zones d’accumulation privilégiée des sédiments et, plus particulièrement, les conditions de stockage associées aux forçages hydrométéorologiques dans la vasière Ouest Gironde. L’efficacité du piégeage est négativement corrélée avec l’action des vagues (i.e. érosion) et positivement corrélée avec le débit fluvial (i.e. accrétion). En moyenne, environ 25% des vases exportées de l’estuaire sont stockées dans la vasière.