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Thèse Année : 2022

The contributions of short waves to storm surges in coastal zones

Contributions des vagues dans les surcotes de tempête en zones littorales

Laura Lavaud
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1174633
  • IdRef : 264844408

Résumé

Storm surges and associated coastal flooding can result in major catastrophes. Storm surges correspond to a temporary rise in sea level driven by atmospheric pressure gradients, wind and short waves. In particular, the dissipation of short waves in the nearshore drives a mean water level increase, the wave setup, which contributes to storm surges. This PhD thesis examines the contributions of short waves to storm surges, notably the wave setup, in contrasting coastal environments. To that end, the analysis of field data is combined with high-resolution numerical modelling. First, this work investigates the contribution to storm surges of very large storm waves breaking at the inlet of two wave-sheltered environments. The results indicate that the resulting wave setup contributes up to 40% and 23% to the storm surge peak in the Adour Estuary and the Arcachon Lagoon respectively. Second, the dissipation of storm waves and the resulting depth-varying circulation are analysed at a rock shore platform. Two counteracting effects of the high bottom roughness on the wave setup are identified: (1) waves suffer a strong dissipation by bottom friction, which reduces the wave setup compared to a smooth bottom; (2) the wave-induced circulation over a rough bottom enhances the wave setup. Lastly, waves and wave setup dynamics are investigated on a salt marsh. During the studied wind sea event, the halophytic vegetation of the salt marsh accounts for 65% of the wave dissipation, which reduces the wave setup compared to a case without vegetation. New field measurements on salt marshes are needed to explore the effect of wave non-linearities on the wave setup in vegetation fields.
Les surcotes et submersions marines associées aux tempêtes peuvent entraîner des catastrophes majeures. Les surcotes correspondent à une élévation temporaire du niveau moyen de la mer, induite par les gradients de pression atmosphérique, le vent et les vagues. La dissipation des vagues en zone littorale génère une augmentation du niveau moyen à la côte, le wave setup, qui contribue aux surcotes. Cette thèse de doctorat examine les contributions des vagues aux surcotes, notamment le wave setup, dans différents milieux littoraux en combinant l’analyse de données in-situ et la modélisation numérique à haute résolution. En premier lieu, la contribution du déferlement de vagues de tempête à l’embouchure de deux environnements abrités des vagues est étudiée. Les résultats montrent que le wave setup généré représente 40% du pic de la surcote dans l'Estuaire de l'Adour et 23% dans le Bassin d'Arcachon. La dissipation des vagues et la circulation moyenne induite sont ensuite analysées sur un estran rocheux. La forte rugosité de l’estran a deux effets antagonistes sur le wave setup : (1) les vagues sont fortement dissipées par frottement au fond, ce qui réduit le wave setup par rapport à un fond sableux ; (2) la circulation induite par les vagues sur un fond rugueux augmente le wave setup. Enfin, la dissipation des vagues et le wave setup sont examinés sur un pré salé. Lors de l’épisode de mer de vent étudié, la végétation halophyte du pré salé explique 65% de la dissipation des vagues, ce qui réduit le wave setup par rapport à un cas sans végétation. De nouvelles mesures sont nécessaires pour analyser l'effet sur le wave setup des non-linéarités des vagues sur un fond végétalisé.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03814674 , version 1 (14-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03814674 , version 1

Citer

Laura Lavaud. The contributions of short waves to storm surges in coastal zones. Earth Sciences. Université de La Rochelle, 2022. English. ⟨NNT : 2022LAROS007⟩. ⟨tel-03814674⟩
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