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Avis de soutenance d'HDR par Pierre Le Hir

Cette soutenance intitulée "Modélisation de la dynamique sédimentaire pour l'environnement côtier et estuarien, et stratégie de validation" aura lieu le lundi 30 mars 2015 à 15h dans l'amphi A de l'IUEM.

Les mouvements sédimentaires impactent l'environnement côtier en faisant évoluer les morphologies littorales et estuariennes, en modifiant la nature du substrat (donc en conditionnant les habitats benthiques), et en générant des turbidités contrôlant la production primaire dans le milieu. Pour rendre compte de l'extrême variabilité spatio-temporelle qui caractérise la dynamique sédimentaire, pour "intégrer" les différents processus depuis leurs forçages hydrodynamiques jusqu'aux effets sur l'environnement, et pour simuler des scénarios d'évolution en fonction de changements naturels ou anthropiques, la modélisation numérique paraît incontournable. L'approche déterministe est ici privilégiée, avec un effort particulier sur les sédiments fins et les mélanges de sable et de vase. Cette modélisation doit être soutenue par des investigations in situ ou en laboratoire destinées à (1) caractériser les processus majeurs en jeu, (2) calibrer les lois de comportement proposées pour modéliser les processus et (3) valider les résultats de la modélisation. Pour y parvenir, des instruments spécifiques et originaux ont été développés, en particulier les stations SAMPLE pour une observation intégrée de la colonne d'eau ou de la couche limite de fond, les altimètres ALTUS qui permettent de relier les variations du niveau sédimentaire aux forçages locaux, et l'érodimètre quasi in situ qui mesure le flux d'érosion d'un sédiment naturel  sous l'effet d'un courant contrôlé.

Deux stratégies de modélisation sont proposées : la première distingue la colonne d'eau où les sédiments sont transportés en suspension et le sédiment lui-même, géré dans ses trois dimensions pour traiter les processus de ségrégation et de consolidation, et respecter la composition variable des couches sédimentaires (sable et vase) au gré des phénomènes d'érosion/dépôt. La seconde innove en considérant l'ensemble eau (plus ou moins chargée en particules) et sédiment comme un milieu continu au sein duquel les équations de la mécanique des fluides sont résolues, en admettant un comportement non newtonien dans le domaine des fortes concentrations, et en rendant compte de l'amortissement des turbulences par les stratifications et de la chute entravée des particules. Des applications très diverses sont présentées : mécanismes contrôlant le bouchon vaseux et ses échanges avec la crème de vase en estuaire, phénomènes de glissements sous-marins, équilibre morphodynamique d'un estran.

Une dernière partie traite de l'impact des composantes vivantes de l'environnement (macrophytes, microphytobenthos, zoobenthos…) sur le comportement des sédiments. Une revue des mécanismes en jeu a été dressée, et certains effets sur l'évolution morphosédimentaire d'un estran ont été simulés. Le rôle des macrophytes est déterminant sur le long terme, alors que l'effet du microphytobenthos serait faible, en raison de son caractère temporaire et superficiel. Les contributions de la faune benthique sont quant à elles très diversifiées.

Les perspectives de travail portent sur les couplages morphosédimentaires à long terme, par exemple appliqués au devenir des baies semi-abritées et des marais littoraux dans un cadre de changement climatique, et sur le déterminisme des habitats benthiques impliquant des couplages bio-sédimentaires. En termes de modélisation, il est proposé d'introduire un caractère probabiliste dans les différents processus simulés, de façon à rendre compte de la variabilité inhérente aux faciès sédimentaires, renforcée par une extraordinaire diversité des effets biologiques que la modélisation ne pourra jamais reproduire in extenso.

Photo du mois

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(C) Pascale Lherminier / Ifremer