Morphodynamique de dunes sous-marines sous influence des marées et des tempêtes. Processus hydro-sédimentaires et enregistrement. Exemple du Pas-de-Calais - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Marine dune morphodynamics under the action of tides and storms. Hydro-sedimentary processes and sedimentary record. Example form the Dover Strait

Morphodynamique de dunes sous-marines sous influence des marées et des tempêtes. Processus hydro-sédimentaires et enregistrement. Exemple du Pas-de-Calais

Sophie Le Bot

Résumé

This work concerns a field of large underwater dunes 5 by 10 km in extent, located in the Strait of Pas-de-Calais, at the SW end of the South Falls bank, in depths of 20 to 40 Mr. The modalities of the morpho-dynamic evolution of the dunes are studied by analyzing the hydro-sedimentary processes. The approach is based on observation by in-situ measurement, direct or indirect (geophysics) and on calculation by numerical modelling. The dune sediment, made up of shelly sand and gravel, is mobilized for several hours during each phase of the tidal current. The currents induced by average winds and storms modify the asymmetry of the tidal currents, until reversing it. They can erode the steep side of dunes and reverse their direction of progradation. The second-order discontinuities observed in the internal structure of the dunes and tilted by approximately 10°, constitute the erosive imprint of the storm events. On a weekly to multi-annual scale, the dune migration pattern is highly variable. It is mainly controlled by storm activity, but also by wind patterns. Storms obliterate the lesser morpho-dynamic effects due to the action of average winds. They accelerate the movements of the dunes which take place in the direction of the winds, from NE or SW, amplified. At the decadal scale, the migration pattern is constant and exhibits a tidal signature. The dunes migrate in the direction of the dominant phase of the tidal currents at a speed which depends on their asymmetry and competence. During these periods, the duration of which coincides with that of the variability of the storms (8 to 11 years), the effect of the storms is averaged. The morpho-dynamic characteristics of dunes and the sediment transport pattern are strongly influenced by large-scale marine morphology. The sandbanks of South Falls and Sandettié play the role of morphological barriers that disrupt the progression of the tidal wave. The SE sector of the study area has regional characteristics, typical of high-energy environments, depleted in sandy sediment. It is subject to the accelerated dominant ebb between the two sandbanks and constitutes a zone of "by passing" of the sediment which is finally stored SW, at the level of a convergence zone of sediment transport. The dunes are isolated and migrate in the long term towards the SW, in the direction of the ebb. The NW sector, covered with sand, constitutes the relict end of the South Falls bank and is currently eroding, like the bank itself. It is protected from the action of the ebb by this sandy bank and preferentially subjected to the action of the flood, directed towards the NE. It has local characteristics typical of lower energy environments, rich in mobilizable sediment. The dunes are arranged in a compact field and have equilibrium dimensions. They migrate in the long term to the NE. The spatial and temporal factors thus highlighted have made it possible to propose key elements for the design of a numerical model for predicting the morpho-dynamic evolution of dunes, which would constitute a powerful tool to help in the management of surveys. bathymetric data essential to improve the safety of navigation, intense in the Strait of Pas-de-Calais.
Le présent travail concerne un champ de grandes dunes sous-marines de 5 sur 10 km d'extension, situé dans le détroit du Pas-de-Calais, à l'extrémité SW du banc du South Falls, par des fonds de 20 à 40 m. Les modalités de l'évolution morpho-dynamique des dunes sont étudiées par l'analyse des processus hydro-sédimentaires. La démarche s'appuie sur l'observation par la mesure in-situ, directe ou indirecte (géophysique) et sur le calcul par la modélisation numérique. Le sédiment dunaire, constitué de sables et graviers coquilliers, est mobilisé durant plusieurs heures lors de chaque phase de courant de marée. Les courants induits par les vents moyens et les tempêtes modifient l'asymétrie des courants tidaux, jusqu'à l'inverser. Ils peuvent éroder le flanc raide des dunes et inverser leur sens de progradation. Les discontinuités de second ordre observées dans la structure interne des dunes et inclinées de 10° environ, constituent l'empreinte érosive des événements de tempête. A l'échelle hebdomadaire à pluriannuelle, le schéma de migration des dunes est fortement variable. Il est principalement contrôlé par l'activité des tempêtes, mais aussi par le régime des vents. Les tempêtes oblitèrent les effets morpho-dynamiques de moindre ampleur dus à l’action des vents moyens. Elles accélèrent les déplacements des dunes qui s’effectuent dans la direction des vents, de NE ou SO, amplifiés. A l’échelle décennale, le schéma de migration est constant et présente une signature tidale. Les dunes migrent dans la direction de la phase dominante des courants de marée selon une vitesse qui dépend de l’asymétrie et de la compétence de ces courants. Au cours de ces périodes, dont la durée coïncide avec celle de la variabilité des tempêtes (8 à 11 ans), l’effet des tempêtes est moyenné. Les caractéristiques morpho-dynamiques des dunes et le schéma de transport sédimentaire sont fortement influencés par la morphologie marine à grande échelle. Les bancs sableux du South Falls et du Sandettié jouent le rôle de barrières morphologiques qui perturbent la progression de l’onde de marée. Le secteur SE de la zone d’étude présente des caractéristiques régionales, typiques des environnements de haute énergie, appauvris en sédiment sableux. Il est soumis au jusant dominant accéléré entre les deux bancs sableux et constitue une zone de « by passing » du sédiment qui est finalement stocké au SO, au niveau d’une zone de convergence du transport sédimentaire. Les dunes sont isolées et migrent à long terme vers le SO, dans la direction du jusant. Le secteur NO, couvert de sable, constitue l’extrémité relique du banc du South Falls et est actuellement en érosion, à l’image du banc lui-même. Il est protégé de l’action du jusant par ce banc sableux et préférentiellement soumis à l’action du flot, dirigé vers le NE. Il présente des caractéristiques locales typiques des environnements de plus basse énergie, riches en sédiment mobilisable. Les dunes sont agencées en un champ compact et présentent des dimensions d’équilibre. Elles migrent à long terme vers le NE. Les facteurs spatiaux et temporels ainsi mis en évidence ont permis de proposer des éléments-clés pour la conception d’un modèle numérique de prédiction de l’évolution morpho-dynamique des dunes, qui constituerait un outil performant d’aide à la gestion des levés bathymétriques indispensables pour améliorer la sécurité de la navigation, intense dans le détroit du Pas-de-Calais.
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  • HAL Id : tel-03966499 , version 1

Citer

Sophie Le Bot. Morphodynamique de dunes sous-marines sous influence des marées et des tempêtes. Processus hydro-sédimentaires et enregistrement. Exemple du Pas-de-Calais. Planète et Univers [physics]. Université des Sciences et Technologies de Lille, 2001. Français. ⟨NNT : 2001LIL10016⟩. ⟨tel-03966499⟩
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