Dissertations / Theses on the topic 'Zone côtière'

Dans le contexte du dimensionnement de structures marines ou côtières soumises à des vagues non-linéaires dans des profondeurs d'eaux variables, il est nécessaire de considérer les interactions vagues/structure et vagues/vagues sur de grands domaines. Dans cette optique, un modèle de type Boussinesq d'ordre élevé a été développé et a permis d'étudier les interactions non-linéaires susceptibles d'apparaître entre des vagues régulières, d'incidence normale ou oblique, et une structure de type parallélépipédique verticale dans toute la colonne d'eau. Plusieurs applications du modèle sur des cas concrets mettant en jeu des interactions non-linéaires vagues/structure d'ordre élevé, sont présentées. Une étude exhaustive d'un nouveau phénomène physique non-linéaire entraînant de fortes amplifications des vagues au devant de structures réfléchissantes est aussi menée
For the design of marine or coastal structures subject to nonlinear waves in deep to shallow water, it is crucial to take into account both wave/structure and wave/wave interactions on large fluid domains. In this purpose, a high-order Boussinesq-type model has been developed and used to investigate nonlinear wave interactions with piecewise rectangular bottom-mounted (surface piercing) structures. Several practical applications of the model involving highly nonlinear wave run-up on a rigid plate are presented. Both normal and oblique wave conditions are considered. A new physical phenomenon creating large wave amplification in front of reflective structures is also fully studied

Avec pour objectif de documenter et comprendre ses sources et puits en atmosphère de fond, nous avons réalisé un enregistrement annuel du formaldéhyde troposphérique en Antarctique, sur la base côtière de Dumont d'Urville. Des teneurs mensuelles de 50 pptv en hiver jusqu'à 200 pptv en été ont été mesurées. Au printemps, et été et à l'automne, un cycle journalier a été observé, avec un maximum l'après midi et une amplitude d'environ 40 pptv. Les artéfacts observés avec les appareils utilisés pour la mesure de HCHO (AeroLaser 4021), liés aux variations de température dans le local de mesure et pouvant induire des biais de 50 à 100 pptv, ont été éliminés en adaptant notre méthode analytique. Le formaldéhyde étant produit lors des combustions, l'influence des sources de contamination locales a été examinée en détail. Les sources de combustion par la station augmentent sporadiquement de 150 pptv au maximum les moyennes horaires. Une source locale d'émission par les sols ornithogéniques en liaison avec la présence des Manchots Adélie peut influencer jusqu'à 200 pptv les moyennes horaires en été. Au total, ces deux sources locales peuvent surestimer d'un facteur 5 au maximum l'amplitude du cycle journalier observé et impacter jusqu'à 100 pptv les moyennes mensuelles en été. Suivant ce constat, les données brutes ont été filtrées selon des critères météorologiques locaux pour éliminer toute contamination potentielle. L'étude des sources et puits en phase gaz a été réalisée à l'aide d'un modèle de photochimie développé pour les conditions de DDU. Nos résultats montrent que l'oxydation du méthane domine le budget en été (80%) du fait des fortes teneurs en radicaux HOx et en NOx en liaison avec l'impact du plateau Antarctique atteignant DDU. Le méthyl-hydroperoxyde constitue une source secondaire significative de HCHO en phase gaz (20% de l'oxydation du méthane), tandis que les faibles teneurs en hydrocarbures non-méthaniques mesurées en été nous amène à évaluer la contribution de cette source initialement attendue comme importante à moins de 5% de l'oxydation de CH4. A la différence d'autres observations en Mer de Weddell, les composés halogénés semblent avoir une influence relativement limitée dans le cas de Dumont d'Urville (10% du budget total au maximum). Suivant nos estimations, l'apport continental efficace permet d'envisager une source d'émission par le manteau neigeux du plateau. Celle-ci constitue une source secondaire relativement faible en été (10%) mais domine le budget hivernal (70%). Notre exercice de modélisation sur l'échelle saisonnière et journalière souligne la nécessité d'associer les processus en phase gaz avec les flux d'émission par la neige et de dépôt afin de reproduire correctement les observations.

Avec pour objectif de documenter et comprendre ses sources et puits en atmosphère de fond, nous avons réalisé un enregistrement annuel du formaldéhyde troposphérique en Antarctique, sur la base côtière de Dumont d'Urville. Des teneurs mensuelles de 50 pptv en hiver jusqu'à 200 pptv en été ont été mesurées. Au printemps, et été et à l'automne, un cycle journalier a été observé, avec un maximum l'après midi et une amplitude d'environ 40 pptv. Les artéfacts observés avec les appareils utilisés pour la mesure de HCHO (AeroLaser 4021), liés aux variations de température dans le local de mesure et pouvant induire des biais de 50 à 100 pptv, ont été éliminés en adaptant notre méthode analytique. Le formaldéhyde étant produit lors des combustions, l'influence des sources de contamination locales a été examinée en détail. Les sources de combustion par la station augmentent sporadiquement de 150 pptv au maximum les moyennes horaires. Une source locale d'émission par les sols ornithogéniques en liaison avec la présence des Manchots Adélie peut influencer jusqu'à 200 pptv les moyennes horaires en été. Au total, ces deux sources locales peuvent surestimer d'un facteur 5 au maximum l'amplitude du cycle journalier observé et impacter jusqu'à 100 pptv les moyennes mensuelles en été. Suivant ce constat, les données brutes ont été filtrées selon des critères météorologiques locaux pour éliminer toute contamination potentielle. L'étude des sources et puits en phase gaz a été réalisée à l'aide d'un modèle de photochimie développé pour les conditions de DDU. Nos résultats montrent que l'oxydation du méthane domine le budget en été (80%) du fait des fortes teneurs en radicaux HOx et en NOx en liaison avec l'impact du plateau Antarctique atteignant DDU. Le méthyl-hydroperoxyde constitue une source secondaire significative de HCHO en phase gaz (20% de l'oxydation du méthane), tandis que les faibles teneurs en hydrocarbures non-méthaniques mesurées en été nous amène à évaluer la contribution de cette source initialement attendue comme importante à moins de 5% de l'oxydation de CH4. A la différence d'autres observations en Mer de Weddell, les composés halogénés semblent avoir une influence relativement limitée dans le cas de Dumont d'Urville (10% du budget total au maximum). Suivant nos estimations, l'apport continental efficace permet d'envisager une source d'émission par le manteau neigeux du plateau. Celle-ci constitue une source secondaire relativement faible en été (10%) mais domine le budget hivernal (70%). Notre exercice de modélisation sur l'échelle saisonnière et journalière souligne la nécessité d'associer les processus en phase gaz avec les flux d'émission par la neige et de dépôt afin de reproduire correctement les observations
With the aim to investigate the production and destruction mechanisms of formaldehyde (HCHO) on a seasonal scale in the remote troposphere, HCHO was monitored over a 13-months period at Dumont d'Urville station, located near the East Coast of the Antarctic continent. Monthly means of 50 ppt in winter and up to 200 ppt in summer were measured. In spring, summer and autumn, a daily variation was detected with amplitude of ≈40 ppt and a maximum during the afternoon. The analytical instrument (Aerolaser, AL4021) deployed for the measurements, was found to be extremely sensitive to ambient temperature variations. The origin of the temperature dependence was investigated, and the deployed analytical method was adapted to eliminate this artefact. The impact of local contamination sources at the measurement site was explored in detail. Anthropogenic combustions were found to have a limited impact (maximum 150 pptv on hourly means) versus a local emission source from ornithogenic soils, induced by the omni-presence of Adelie penguins on the site in summer (maximum 200 pptv on hourly means). From november to march, these sources can introduce an overestimation by a factor 5 of the daily HCHO amplitude, while the influence on the monthly averaged budget can account up to 100 ppt. The raw dataset was thoroughly filtered using local meteorological criteria to eliminate any potential contamination. HCHO measurements were compared to simulations made with a numerical box model developed on the base of the current understanding of the photochemical sources and sinks of HCHO. During summer, methane oxidation was found to be the major source of HCHO production, likely due to enhanced levels of oxidants such as hydroxyl radical (OH) or nitrogen oxide (NO) occurring at DDU since this coastal site is under strong continental influence. Snow emissions and HCHO formation via methyl-hydroperoxyde oxidation complete the summer budget (respectively 10 to 20% of the CH4 oxidation). In contrary to what was observed for the Weddell Sea area, halogens chemistry is probably unlikely to contribute significantly at Dumont d'Urville (<10% of the CH4 oxidation). Finally, the initially attended summer source originating from non-methane hydrocarbons oxidation was found to be inefficient and to contribute only with less than 5 % of the CH4 oxidation. During winter the snowpack source was found to be preponderant (70% of CH4 oxidation) versus the gas phase chemistry sources of HCHO. Model investigations, performed on a seasonal and daily scale have shown that gas phase processes together with deposition and snow emission have to be considered to achieve a correct reconstruction of the observations

Les vagues et les ondes internes de gravité ont un impact important surl’hydrodynamique et l’hydrologie de la zone côtière. Les vagues extrêmes sontparticulièrement intéressantes à étudier, car elles sont une menace sérieuse pour letransport maritime, les plates-formes pétrolières, les installations portuaires et leszones touristiques de la côte. Ces ondes entravent aussi les activités humainesdéveloppées à la côte. Les ondes internes non linéaires affectent la biosphèreaquatique, notamment le transport de sédiments et créent des affouillements à labase des plates-formes et des pipelines. Elles affectent également la propagationdes signaux acoustiques. Les vagues scélérates provoquent d’importants dégâtsmatériels et de nombreuses pertes en vies humaines. Par conséquent, l’étude de laformation des ondes scélérates dans la zone côtière est d’une importance capitale.L'objectif principal de la thèse est l'étude de la formation d’ondes océaniquesanormales dans la zone côtières pour différentes profondeurs d’eau et différentschamps d'ondes. Il est montré que le mécanisme de focalisation dispersive àl’origine de la formation d’ondes scélérates est pertinent quand les ondesinteragissent avec une paroi verticale. Il est démontré que juste avant la formationde l’onde maximale, celle-ci change rapidement de forme, d'une haute crête vers uncreux profond. La durée de vie de l’onde scélérate augmente avec le nombred’ondes individuelles contenues dans le paquet d'ondes anormales et lorsque laprofondeur de l'eau diminue.Il est démontré que l'interaction de paires de solitons unipolaires conduit à unediminution des facteurs de dissymétrie et d’aplatissement du champ d'ondes. Il estprouvé que dans le cas d'interactions hétéropolaires de solitons, le facteurd’aplatissement augmente.La dynamique non linéaire de champs de solitons unipolaires aléatoires estétudiée dans le cadre de l’équation de Korteweg - de Vries (KdV) et de l’équationde Korteweg - de Vries modifiée (mKdV). Il est montré que les coefficients dedissymétrie et d'aplatissement du gaz de solitons sont réduits à la suite de collisionsde solitons. Les fonctions de distribution des amplitudes des ondes sont obtenues.Le comportement des champs solitoniques dans le cadre de ces modèles estqualitativement similaire. Il est démontré que l'amplitude des ondes extrêmesdiminue en moyenne en raison des interactions entre multi-solitons.Dans le cadre de l'équation de Korteweg-de Vries modifiée, les interactionsnon linéaires entre le soliton de plus petite amplitude et les autres solitons du gazont pour effet de réduire sa célérité qui devient négative et de modifier ainsi sadirection de propagation.A partir de l'équation de Korteweg-de Vries modifiée, il est prouvé que dans ungaz de solitons héteropolaires, des ondes scélérates peuvent se former. Laprobabilité d’occurrence et l’amplitude des ondes scélérates dans de tels systèmesaugmente avec la densité du gaz de solitons
Surface and internal gravity waves have an important impact on the hydrological regime ofthe coastal zone. Intensive surface waves are particularly interesting to study because they canbe a serious threat to ships, oil platforms, port facilities and tourist areas on the coast; suchwaves hampered the implementation of human activities on the shelf. Nonlinear internal wavesaffect the underwater biosphere and cause sediment transport, they create washouts soil at thebase of platforms and pipelines, affect the propagation of acoustic signals. Freak waves have aparticularly strong impact, and they are studied in this thesis. Therefore, the study of freak waveformation in the coastal zone is relevant and practically significant.The main goal of the thesis is the study of particularities of abnormal wave formation incoastal zones under different assumptions on the water depth and wave field form. In particular,it is demonstrated that the mechanism of dispersion focusing of freak wave formation "works"for waves interacting with a vertical barrier. It is shown that just before the maximum waveformation a freak wave quickly changes its shape from a high ridge to a deep depression.Lifetime of freak wave increases with the growth of number of individual waves in anomalouswave packet, and lifetime of freak wave increases with water depth decreasing.It is demonstrated that pair interaction of unipolar solitons leads to decrease of the thirdand fourth moments of the wave field. It is shown that in the case of heteropolar solitoninteraction the fourth moment increases.The nonlinear dynamics of ensembles of random unipolar solitons in the framework of theKorteweg - de Vries equation and the modified Korteweg - de Vries equation is studied. It isshown that the coefficients of skewness and kurtosis of the soliton gas are reduced as a resultof soliton collision, the distribution function of wave amplitudes are defined. The behavior ofsoliton fields in the framework of these models is qualitatively similar. It is shown that in thesefields the amplitude of the big waves is decreased in average due to multi-soliton interactions.A new braking effect of soliton with a small amplitude and even changing of its direction inmulti-soliton gas as a result of nonlinear interaction with other solitons is found in the frameworkof the modified Korteweg-de Vries equation.It is shown that in heteropolar soliton gas abnormally big waves (freak waves) appear inthe frameworks of the modified Korteweg - de Vries equation. With increasing of soliton gasdensity the probability and intensity of freak waves in such systems increases

La surface de l'océan est un lieu d'échanges permanents entre l'océan et l'atmosphère, principalement au niveau des zones déferlantes. Ceci rend nécessaire l'étude de l'influence de l'état de mer, défini principalement par les propriétés du champ de vagues, et de la surface résultant de leur déferlement. Le but de cette thèse était de contribuer à mieux comprendre les processus aux interfaces en zone côtière, à mieux maîtriser les paramètres qui les régulent, et à introduire un modèle numérique de déferlement dans un modèle de vagues. Cette étude est essentiellement basée sur les résultats obtenus lors de deux campagnes effectuées en zone côtière Méditerranéenne (FETCH et EMMA). Il existe une relation spécifique entre les paramètres caractéristiques de vagues (hauteur significative et fréquence de pic) adimensionnelles selon le formalisme classique JONSWAP. L'étude des frottements à l'interface montre non seulement une influence de la vitesse de vent, mais aussi de l'âge de la vague. Les résultats sur les vagues et les frottements montrent un bon accord avec les modèles empiriques de la littérature. On a montré que la couverture moutonneuse dépend non seulement des paramètres météorologiques classiques (comme la vitesse du vent et la vitesse de frottement) mais aussi des paramètres océaniques (comme l'âge de la vague et l'énergie adimensionnelle). La vitesse de frottement représente bien les variations du déferlement en zone côtière quand elle est mesurée et non déduite de la vitesse du vent. De plus, pour l'ensemble des situations d'états de mer rencontrées les variations de la couverture moutonneuse sont bien représentées par l'âge de la vague. Enfin, un modèle numérique de vagues a été adapté à notre zone d'étude (à partir des précédents résultats) pour représenter la couverture moutonneuse dans la baie de Toulon-Hyères. A partir d'un forçage météorologique homogène spatialement et temporellement quelques situations expérimentales ont pu être modélisées
The ocean surface is a permanent location of exchanges between ocean and atmosphere, mostly in breaking area. This requires studies of sea state, defined by the wave field properties and the surface resulting of its breaking. The aim of this study was to understand the pro cesses occurring at the interface in coastal zone, to better understand the parameters that control them, and ta introduce a whitecap model in a wave numerical model. This work is essentially based on results obtained during two experimental campaigns that took place in NIediterranean coastal areas (FETCH and EMMA). The waves analysis conduct to determine a specific relation between non dimensional parameters (significant height and peak frequency) following the classical formalism JONSWAP. Study of wind stress at the interface presents an influence of wind speed and f wave age. Results on waves and wind stress show a reasonable agrement with models found n literature. We show that the whitecap coverage depends on classical meteorological parameters (such as wind speed and friction velocity) but also on oceanic parameters (such M wave ge and dimensionless energy). Friction velocity weil represents variations of breaking in coMtal zone when it is measured and not obtained from wind speed. The whole sea state events are better scale with wave age. Finally, a numerical wave model has been adapt to our experimental site (from precedents results) to represent whitecap coverage in the Toulon-Hyères area. From a spatially and temporally homogeneous wind input, a few experimental events has been modeled

L’analyse d’initiatives de gestion de la zone côtière en France (Commission Environnement Littoral, 2002) et à l’étranger (Commission européenne, 1999) révèle que la principale carence des démarches de gestion intégrée de la zone côtière porte sur la concertation, la participation et l’implication des acteurs. S’appuyant sur ce constat, cette thèse, centrée sur la gestion concertée, part du postulat que la concertation est un moyen de réduire l’incertitude inhérente à la gestion de la zone côtière. Elle s’intéresse aux aspects fonctionnels de la concertation et aux conditions de sa mise en oeuvre dans les processus de gestion de la zone côtière. Cette thèse est construite autour des trois éléments-clés de la gestion territoriale: des territoires, des projets et des hommes. A partir d’une analyse croisée d’études de cas en Bretagne (baie du Mont Saint- Michel, mer d’Iroise et golfe du Morbihan), cette thèse analyse les comportements, stratégies et jeux d’acteurs dans les processus de concertation puis s’intéresse aux coordinations possibles entre les différents processus de concertation engagés sur un même territoire. En s’appuyant sur la notion de concertation territoriale, cette thèse développe une approche systémique de la concertation, révèle le « système de concertation territoriale » et les dynamiques qui régissent son fonctionnement. La concertation apparaît lorsque certaines conditions et certains facteurs sont réunis au sein du système de concertation. Elle génère des propriétés (ou conditions) nouvelles qui ont notamment comme effet d’engendrer de nouvelles modalités de collaboration entre acteurs. La notion de « petite gestion de la zone côtière », développée en conclusion, reprend l’ensemble des enseignements de cette recherche pour proposer une nouvelle approche de la gestion territoriale de la zone côtière
The analysis of coastal zone management initiatives in France (Commission Environnement Littoral, 2002) and abroad (European Commission, 1999) reveals that the principal deficiency of these initiatives relates to the concertation, the participation and the involvement of stakeholders. Based on this report, this thesis, focused on concerted management, presents the concertation as a way to reduce uncertainty, inherent in coastal zone management. It deals with the functional aspects of concertation and the conditions to its implementation in the processes of coastal zone management. This thesis is built around the three key elements of territorial management: territories, projects and men. Starting from a crossed analysis of case studies in Brittany (Bay of Mont Saint-Michel, Iroise Sea, Gulf of Morbihan), this thesis analyses the behaviours and strategies of stakeholders in concertation processes, then is interested in possible coordinations between the different processes engaged on the same territory. While being based on the concept of territorial concertation, this thesis develops a systemic approach of concertation, reveals the “system of territorial concertation” and the dynamics which govern its functioning. The concertation appears when certain conditions and certain factors are joined together within the system of concertation. It generates new properties (or conditions) which have in particular the effect to generate new methods of collaboration between stakeholders. The concept of “small coastal zone management”, developed in the conclusion, recapitulates the lessons of this research to propose a new approach of territorial management in coastal zone

Partant de modèles existants, des solutions progressivement proposées pour quantifier le transport sédimentaire sableux sous l'action des houles et des courants. De nombreuses comparaisons avec des mesures de laboratoire ou en nature sont faites pour valider les stations proposées et établir éventuellement leur limite. Basé sur le modèle original de Dibajnia et Watanabe(1992), le modèle paramétrique non stationnaire proposé prend en compte divers aspects : -houles irrégulières -application au cas d'un courant seul -houles et courants non colinéaires-fond plat et font rugueux. -influence de la granulométrie étalée-effets intergranulaires -le nouveau modèle proposé est appliqué à des situations in situ et une prise en compte de déferlement est proposé. Des expressions analytiques obtenues pour le transport dans les cas d'une houle de Stokes du 2ième ordre et d'une houle cnoidale avec ou sans courant colinéaire ou oblique, permettent d'étudier l'influence des différents paramètres. Le modèle e transport développé est introduit dans le modèle morphodynamique cross-shore Unipraia basé sur les équations de Boussinesq et développé par A. Do Carmo(1995). Des comparaisons avec des mesures en laboratoires sont effectuées.

La forme des grains est reconnue comme influençant leur comportement hydraulique mais n’est pas utilisée dans les modèles de transport par charriage pour deux raisons: les mécanismes de mise en mouvement des sédiments selon leur forme sont mal connus et la difficulté à définir cette forme selon des paramètres communs. De nombreux instruments ont été déployés in-situ, en amont de cette thèse, au large des côtes de Manche Orientale en Mars 2011. Une analyse détaillée des données collectées est effectuée afin de suivre l’évolution des quantités de matériaux charriées au cours d’un cycle tidal sur les zones ateliers explorées. Ces mesures in-situ sont ensuite confrontées aux formulations existantes selon deux approches : mono-fractionnée, utilisant le diamètre médian du mélange, et multi-fractionnées, impliquant une discrétisation de la courbe granulométrique. La nécessité d’osciller entre ces deux méthodes selon l’étendue granulométrique du site est mise en évidence. Des photographies des grains du disponible sédimentaire puis charriés in-situ mettent en avant un transport préférentiel sur le fond des particules les plus circulaires. Une nouvelle formule est développée prenant en compte l’hétérogénéité en taille et en circularité des sédiments pour l’estimation du transport charrié sous l’action d’un courant seul. La modification proposée améliore significativement les prédictions des modèles, en particulier pour les fractions grossières. Des tests préliminaires en canal à courant sont également effectués pour valider un nouveau montage et protocole expérimental dans le but de confronter les résultats in-situ et expérimentaux
Particle shape is recognized to influence the hydraulic behavior of grains but is not used in current bedload transport models for two reasons: the mechanisms of initiation of motion of sediments according to their shape are not well understood and the difficulties to define particle shape with common parameters. Several instruments were deployed in-situ, before this study, in the Eastern English Channel in March 2011. A detailed analysis of the data collected is carried out to monitor the quantities of bedload transported materials along a tidal cycle in the three study areas explored. These in-situ measurements are then compared to existing formulations using two approaches: a single fraction approach, using the median diameter of the sediment mixture, and a multiple fraction approach, involving a discretization of the granulometric curve. The need to oscillate between these two methods according to the granulometric extent of the site studied is highlighted. Photographs of grains of the sediment cover and transported in-situ by bed load highlight a preferential transport of the most circular particles of the seabed. A new formula is developed, which takes into account the heterogeneity of particles in size and in circularity, to estimate bedload sediment transport under the action of a single current. The proposed adjustment significantly improves model predictions, especially for coarse fractions of sediments. Preliminary tests in a current channel are also performed to validate a new experimental set-up and protocol in order to compare in-situ and experimental results

Au cours de cette thèse, un modèle potentiel résolvant les équations d’Euler-Zakharov a été développé dans le but de simuler la propagation de vagues et d’états de mer irréguliers et multi-directionnels, du large jusqu’à la côte, sur des bathymétries variables. L’objectif est de représenter les effets non-linéaires et dispersifs le plus précisément possible pour des domainescôtiers bidimensionnels (dans le plan horizontal) de l’ordre de quelques kilomètres.La version 1DH initiale du modèle, résolvant le problème aux limites de Laplace à l’aide de schémas aux différences finies d’ordre élevé dans la direction horizontale combinés à une approche spectrale sur la verticale, a été améliorée et validée. L’implémentation de conditions aux limites de type Dirichlet et Neumann pour générer des vagues dans le domaine a été étudiée en détail. Dans la pratique, une zone de relaxation a été utilisée en complément deces conditions pour améliorer la stabilité du modèle.L’expression analytique de la relation de dispersion a été établie dans le cas d’un fond plat. Son analyse a montré que la représentation des effets dispersifs s’améliorait significativement avec l’augmentation de la résolution sur la direction verticale (i.e. avec le degré maximal de la basede polynômes de Tchebyshev utilisée pour projeter le potentiel des vitesses sur la verticale).Une étude de convergence menée pour des ondes solitaires modérément à fortement non-linéaires a confirmé la convergence exponentielle avec la résolution verticale grâce à l’approche spectrale, ainsi que les convergences algébriques en temps et en espace sur l’horizontale avec des ordres d’environ 4 (ou plus) en accord avec les schémas numériques utilisés.La comparaison des résultats du modèle à plusieurs jeux de données expérimentales a démontré les capacités du modèle à représenter les effets non-linéaires induits par les variations de bathymétrie, notamment les transferts d’énergie entre les composantes harmoniques, ainsi que la représentation précise des propriétés dispersives. Une formulation visco-potentielle a également été implémentée afin de prendre en compte les effets visqueux induits par la dissipation interne et le frottement sur le fond. Cette formulation a été validée dans le cas d’une faible viscosité avec un fond plat ou présentant une faible pente.Dans le but de représenter des champs de vagues 2DH, le modèle a été étendu en utilisant une discrétisation non-structurée (par nuage de points) du plan horizontal. Les dérivées horizontales ont été estimées à l’aide de la méthode RBF-FD (Radial Basis Function-Finite Difference), en conservant l’approche spectrale sur la verticale. Une étude numérique de sensibilité a été menée afin d’évaluer la robustesse de la méthode RBF-FD, en comparant différents types de RBFs, avec ou sans paramètre de forme et l’ajout éventuel d’un polynôme. La version 2DH du modèle a été utilisée pour simuler deux expériences en bassin, validant ainsi l’approche choisie et démontrant son applicabilité pour simuler la propagation 3D des vagues faisant intervenir des effets non-linéaires. Dans le but de réduire le temps de calcul et de pouvoir appliquer le code à des simulations sur de grands domaines, le code a été modifié pour utiliser le solveur linéaire direct en mode parallèle
In this work, a potential flow model based on the Euler-Zakharov equations was developed with the objective of simulating the propagation of irregular and multidirectional sea states from deep water conditions to the coast over variable bathymetry. A highly accurate representation of nonlinear and dispersive effects for bidimensional (2DH) nearshore and coastal domains on the order of kilometers is targeted.The preexisting 1DH version of the model, resolving the Laplace Boundary Value problem using a combination of high-order finite difference schemes in the horizontal direction and a spectral approach in the vertical direction, was improved and validated. The generation of incident waves through the implementation of specific Dirichlet and Neumann boundary conditions was studied in detail. In practice, these conditions were used in combination witha relaxation zone to improve the stability of the model.The linear dispersion relation of the model was derived analytically for the flat bottom case. Its analysis showed that the accuracy of the representation of dispersive effects improves significantly by increasing the vertical resolution (i.e. the maximum degree of the Chebyshev polynomial basis used to project the potential in the vertical). A convergence study conducted for moderate to highly nonlinear solitary waves confirmed the exponential convergence in the vertical dimension owing to the spectral approach, and the algebraic convergence in time and in space (horizontal dimension) with orders of about 4 (or higher) in agreement with the numerical schemes used.The capability of the model to represent nonlinear effects induced by variable bathymetry, such as the transfer of energy between harmonic components, as well as the accurate representation of dispersive properties, were demonstrated with comparisons to several experimental data sets. A visco-potential flow formulation was also implemented to take into account viscous effects induced by bulk viscosity and bottom friction. This formulation was validated inthe limit of small viscosity for mild slope bathymetries.To represent 2DH wave fields in complex nearshore domains, the model was extended using an unstructured discretization (scattered nodes) in the horizontal plane. The horizontal derivatives were estimated using the RBF-FD (Radial Basis Function - Finite Difference) method, while the spectral approach in the vertical remained unchanged. A series of sensitivity tests were conducted to evaluate numerically the robustness of the RBF-FD method, including a comparison of a variety of RBFs with or without shape factors and augmented polynomials. The 2DH version of the model was used to simulate two wave basin experiments, validating the approach and demonstrating the applicability of this method for 3D wave propagation, including nonlinear effects. As an initial attempt to improve the computational efficiency ofthe model for running simulations of large spatial domains, the code was adapted to use a parallelized direct linear solver

La part des énergies renouvelables dans la production électrique française devrait augmenter de façon importante dans les années à venir, encouragée en cela par la politique de l'Union Européenne en matière de sauvegarde de l'environnement. La forme d'énergie renouvelable la plus facilement exploitable, en terme de rentabilité et de solutions technologiques, est celle fournie par les éolicnncs. Les zones maritimes ont l'avantage d'offrir un meilleur potentiel éolien, pour un coût plus élevé toutefois, mais sont limitées assez rapidement par la bathymétrie dans le cas d'éoliennes sur pieux. Les éolicnnes offshore flottantes permettront d'augmenter les distances à la côte en repoussant la limite de profondeur, avec l'avantage d'offrir une meilleure exposition au vent, de permettre l'exploitation de champs plus importants et de diminuer l'impact visuel. Une étude climatologique est menée sur !es vingt dernières années (à partir des données ECMWF et de la station météorologique de Marignane), afin de connaître l'occurrence des différentes situations météorologiques types de la côte méditerranéenne (mistral, vent d'est, vent d'ouest, brise de terre et brise de mer. Vent nul). Le code de calcul météorologique à méso-échelle RAMS 4. 3 est utilisé pour obtenir une meilleure compréhension de la climatologie de la région méditerranéenne et la structure spatio-temporelle détaillée des champs de vents dans la troposphère. L'accent est mis sur les niveaux d'altitude 10m (pour l'interaction avec le champ de vagues). La modélisation du champ de vent dans le domaine étudié comporte de nombreuses difficultés liées à la présence de zone côtière et d'une topographie très accidentée. Une adaptation du modèle au site est effectuée en entrant de façon précise la topographie et la végétation. Afin de valider les modélisations, les résultats sont comparés avec les données expérimentales mesurées pendant les campagnes de FETCH (1998), Map(1999) et ESCOMPTE (2001). La modélisation atmosphérique est utilisée pour évaluer le potentiel éolien de la région Provence-Alpes-Côte-d'Azur. Préalablement une estimation des ressources éoliennes de la région à partir des paramètres de Weibull est établie. Puis l'association de l'analyse statistique et de la modélisation complète ces résultats en déterminant les champs de potentiel éolien moyen annuel et mensuel ainsi que la densité de puissance de la zone. A partir de ceci, les lieux les plus rentables pour l'exploitation d'ëoliennes offshore flottantes ont été sélectionnés
The part of the renewable energies in the French electric production should increase in a important \vay in the years to corne, encouraged in it by the policy of the European Union in protection of the environment. The most easily exploitable kind of renewable energy most easily exploitable in term of profitability and technological solutions is supplied by windmills. The maritime zones have the advantage to offer a better wind potential even for a higher cost but are rather quickly limited by the bathymetry. The floating offshore windmills will allow to increase the distances from the coast by pushing away the deep limit, with the advantage to offer a better exposure to the wind, to allow the exploitation of more powerful! wind fields and to decrease the visual impact. A climatological study is led over the last twenty years (from the data ECMWF and from the meteorological station of Marignane), to know the occurrence of the various typical meteorological situations of the Mediterranean coast (mistral, East wind. West wind, breeze of earth and sea breeze, no wind). The meteorological modelling w:ith mesoscale model RAMS 43 is used to obtain a better understanding of the climatology of the Mediterranean region and the detailed spatiotemporal structure of the wind fields in the troposphere. The attention is focus on the 10 m levels (for the interaction with the waves field) and 100 m levels (height foreseen by the axis of windmills). The modelling of the wind field in the zone of study presents various problems due to the presence of coastal zone and a very damaged topography. An adaptation of the model to the site is made by entering in the model a precise topography and vegetation. To validate the simulations, the results are compared with the experimental data measured during the campaigns of FETCH (1998), Map (1999) and DISCOUNT (2001). Then, the atmospheric modelling is used to estimate the wind potential of the region Provence-Alpes-Cote-d'Azur. Beforehand an estimation of the wind resources of the region from the parameters of Weibull is established. Then the association of the statistical analysis and the modelling completes these results by determining the fields of annual and monthly average wind potential as well as the power density of the zone. From this, the most profitable places for the exploitation of floating offshore windmills were selected

L'état et l'évolution des écosystèmes côtiers font partie des principales préoccupations des institutions européennes. Leur fonctionnement global et leur structure sont fortement conditionnés par le comportement des premiers échelons de la chaîne alimentaire, et en particulier par les micro-algues qui se développent dans la colonne d’eau (phytoplancton) et au niveau du sédiment (microphytobenthos).Ces microalgues constituent les plus importants producteurs primaires des zones côtières (Pannard et al., 2008 ; Woelfel et al., 2010). Ils sont à la base de la chaine trophique et composent l’essentiel de la nourriture de la faune, en particulier des espèces économiquement importantes (praires, huîtres,….). Cependant, bien que le phytoplancton ait été largement étudié, le microphytobenthos est beaucoup moins connu, en particulier dans les zones subtidales. Il colonise tous les milieux (roche, vase…) dès lors qu’il y a suffisamment de lumière pour la photosynthèse (MacIntyre et al. 1996) et sa production peut égaler, voire même dépasser, la production du phytoplancton de la colonne d’eau qui le surplombe (Underwood and kromkamp, 1999). Dans cette étude, nous avons effectué un suivi hebdomadaire en Rade de Brest (55 sorties en mer en 2011), pour étudier simultanément la dynamique saisonnière du phytoplancton et du microphyto-benthos en relation avec les paramètres environnementaux.Nos résultats montrent que la dynamique du phytoplancton et du microphytobenthos dans la zone subtidale sont tout à fait différentes l’une de l'autre. Le microphytobenthos est le premier à se développer dans la saison. Il constitue un apport important d'énergie dans l'écosystème dès le début du printemps (avec 60% de la biomasse totale jusqu'en avril) et joue donc un rôle primordial dans le démarrage de l’activité biologique benthique. Le système se déplace ensuite d'un système dominé par la biomasse benthique au début du printemps, vers un système où la biomasse pélagique prend le dessus.Ces résultats mettent en évidence l’adaptation particulière du microphytobenthos aux faibles éclairements, puisqu’il est capable de produire la même biomasse que le phytoplancton de la colonne d’eau, mais avec 10 fois moins de lumière disponible. Le broutage par les hétérotrophes peut sans doute expliquer le déclin des biomasses microalgales et la différence de dynamique saisonnière après les premières floraisons. Le manque de nutriments, et en particulier les phosphates dissous dans l’eau pourrait aussi être avancé pour expliquer la chute de la biomasse microphytobenthique début d’avril, alors que le déclin du phytoplancton dans la première semaine du mois de mai coïncide à une carence en acide silicique. L’azote inorganique dissous devient ensuite potentiellement limitant dans la colonne d'eau avec des concentrations en dessous du seuil de détection, jusqu'à la fin d'octobre. D’un point de vue taxonomique, la communauté benthique est très spécifique et totalement différente de la communauté pélagique. Nous avons pu identifier 54 espèces, exclusivement des diatomées, toutes pennées, dominées par le genre Navicula. Dans la colonne d’eau, nous avons identifié 74 espèces, parmi lesquelles 51 étaient des diatomées (essentiellement centriques), dominées par Chaetoceros sp.. Le reste était partagé entre les dinoflagellés (dominé par Gymnodium sp.) et d’autres groupes fonctionnels comme les euglena, les cryptophycées, les prasinophycées, quelques rares coccolithophoridés et des petits flagellés non identifiés.Ces résultats très novateurs ouvrent de nouvelles perspectives de recherches. Il serait par exemple très intéressant de mieux comprendre les processus d’adaptation qu’ont développés les microalgues benthiques, pour être capables à des niveaux de lumière beaucoup plus faibles, d’être aussi efficace vis-à-vis de la photosynthèse que leurs homologues pélagiques. Différentes pistes sont à l’étude comme le contenu pigmentaire ou la structure de leur enveloppe siliceuse
The most important primary producer groups of the coastal zones are suspended phytoplankton cells (Pannard et al, 2008) and microphytobenthos (MPB) (Woelfel et al., 2010). In these regions, phytoplankton and benthic microalgae are both recognized as being principal components of the diet for economically important suspension-feeding fauna (Gillespie et al., 2000). However, although phytoplankton has been vastly documented, MPB is often understudied.In sufficient light for photosynthesis they can inhabit the top few centimeters of the substrate layers (mud or sand) of marine sediment (Charpy and Charpy-Roubaud 1990, MacIntyre et al. 1996, MacIntyre and Cullen 1996) and play an important role as a food source for higher trophic levels (Revsbech et al. 1981, Sorokin 1991, Charpy and Charpy-Roubaud 1990 ). Benthic microalgal biomass mostly follows a similar distribution to the total organic matter content of surficial sediments indicating that sediment geochemical processes such as nutrient release from the breakdown of organic matter may be important in determining the distribution of MPB (Light, 1998). However, on the other hand, though not proportional with the MPB biomass, benthic production can even surpass the pelagic contribution (Underwood and kromkamp, 1999). With their ability of high primary production benthic microalgal communities can profoundly influence the flux, transformation and turnover of carbon and nutrients in coastal areas. Benthic primary producers contribute to the availability of energy and matter for benthic and pelagic food webs and define benthic and pelagic energy budgets, which affect the chemistry at the sediment-water interface, and regulate sediment stability. The shallow waters, where MPB thrives, allow a more direct interaction between pelagic and benthic processes keeping the benthos much less susceptible to physical and biochemical disturbances such as evaporation, eutrophication, and wind-forcing (Molen, 2011). Because attached microalgae can avoid advective processes and adapt to changes in light availability at short time scales, their importance is particularly enhanced (Phinney, 2004). As a result of the impact that MPB carries in a coastal ecosystem, along with the study of the functional role of MPB, investigations on their diversity have also gained some importance in the last two decades (Sundbaeck & Joensson, 1988; Blanchard, 1990; Montagna et al., 1995). Like phytoplankton, MPB communities can also act as sensitive indicators of water quality as the taxonomic composition of MPB assemblages can vary as per different nutrient levels (Lange-Bertalot, 1979; Kann, 1986). However, although the importance of MPB has been emphasized on intertidal zones (Pinckney & Zingmark, 1993; Colijn & De Jonge, 1984; Herman et al., 2000), the subtidal zones have generally been ignored till yet on this regard and as a result of which not much is known about the MPB dynamics in the subtidal zones. The subtidal zone of Bay of Brest was chosen for this study because there had been comprehensive input of nitrates to the zone in the past century .This zone has being amazingly resistant to eutrophication for quite some time, although silicate and nitrate ratio got down during the past 20 years. Research has been done previously on the spatial distribution of MPB in the zone in terms of primary productivity and biomass, but in order to achieve a more holistic view of these important photoautotrophs, a temporal study is necessary as well. The objectives of this work have been to characterize the temporal distribution of MPB in terms of biomass, productivity and biodiversity in the subtidal zone of Bay of Brest on a monthly scale, assess a comparative reasoning between MPB and the phytoplankton of the overlying water column complying on the same factors and draw an understanding on the significance of seasonal fluctuations of MPB in the overall seasonal distribution of photoautotrophs. […]

La dynamique sédimentaire en zone côtière résulte de l’interaction très complexe entre le forçage hydrodynamique (houle, courant, marée) et les sédiments marins présentant généralement des tailles, densités et formes différentes. Cette interaction entraîne souvent la formation de réseaux de rides à la surface du fond granulaire ainsi que le phénomène de tri sédimentaire. Les rides et la ségrégation sédimentaire influencent significativement le transport sédimentaire en modifiant la rugosité du fond, la structure de la couche limite du fond et la dissipation du forçage hydrodynamique. La présente thèse porte sur la dynamique sédimentaire en zone côtière dans le cas de sédiments hétérogènes en taille et en densité. L’objectif de ce travail est d’apporter une contribution à la compréhension et à la modélisation des processus pilotant le transport et le tri sédimentaire sous l’action de la houle. Des tests expérimentaux ont été effectués en canal à houle ainsi qu’une étude théorique
The sediment dynamics in coastal zone results from very complex interaction between the hydrodynamic forcing (wave, current, tide) and marine sediments which generally exhibit different sizes, densities and shapes. This interaction often leads to the formation of ripples on the bed and the phenomenon of sediment-sorting. The ripples and the sediment segregation significantly influence the sediment transport by changing the bottom roughness, the structure of the bed boundary layer and the dissipation of the hydrodynamic forcing. This thesis focuses on the sediment dynamics in coastal zone in the case of heterogeneous sediments in size and density. The objective of this work is to provide a contribution to the understanding and the modeling of the process which control the sediment transport and sediment-sorting under the action of waves. The experimental tests were conducted in wave flume and a theoretical study was made

L'objet du memoire est l'etude des conditions dans lesquelles la mesure des quantites observables par un radar meteorologique doppler a diversite de polarisation contribue a decrire les champs d'insectes dans l'atmosphere. L'expression exacte de la section efficace de retrodiffusion des insectes en fonction de leur rapport axial, et de leur contenu en eau pour des polarisations horizontale et verticale est etablie a l'aide de la theorie de rayleigh-gans. Ensuite, a partir d'un ensemble de donnees collectees avec le radar rabelais depuis la cote landaise, le signal entomologique est analyse. Sont consideres successivement le facteur de reflectivite radar rendant compte du nombre, de la taille et de la densite des insectes, la reflectivite differentielle, mesurant leur orientation et le spectre doppler decrivant leur vitesse et sa variance. L'analyse spectrale des fluctuations de l'intensite du signal met en evidence plusieurs domaines de densite qui sont associes aux battements d'ailes de petits insectes. La frequence mesuree la plus elevee se situe autour de 800 hertz. Les differents concepts mentionnes ci-dessus sont appliques a l'etude d'une circulation cotiere. L'observation du champ d'insectes permet une description quantitative detaillee de l'evolution diurne du champ de mouvement: passage de la brise de terre a la brise de mer, courant d'altitude, profil vertical du vecteur vitesse en spirale d'ekman

L'explosion démographique a conduit à une augmentation intensive des contaminants environnementaux issus de différentes émissions anthropiques, par exemple, les hydrocarbures de pétrole, les pesticides, les biphényles polychlorés (BPC) ainsi que d’autres déchets ménagers tels que les détergents utilisés comme nettoyants ménagers. Du fait de leur persistance et du point de vue toxicologique, les résidus de ces contaminants organiques, qui peuvent être détectés dans les différentes matrices environnementales (eau, sédiments, air et biotes), parfois à très faible concentration (micropolluants), ont conquis l'attention du public. Cette étude vise à déterminer les niveaux de concentration de contaminants sélectionnés dans les sédiments de surface et à identifier la source de ces produits chimiques dans le ruisseau Cortiou. Les résultats ont montré une forte contamination par les hydrocarbures dans la zone étudiée. De plus, ces résultats ont probablement reflété le fait que les processus de biodégradation se sont produits parallèlement à une répartition chronique des charges d’épuration non traitées. Ces polluants organiques ont également confirmé un effet néfaste sur le biote marin et plus particulièrement sur les communautés benthiques pour certaines stations
Demographic explosion has led to increase intensively environmental contaminants issued from different anthropogenic release e.g. petroleum hydrocarbons, pesticides, polychlorinated biphenyls (PCBs) and also other domestic waste such as detergents as household cleaner. Due to their persistence and the toxicological point of view, the remnants of these organic contaminants, which can be detected in the different environmental matrices (water, sediment, air and biota), sometimes with very low concentration (micropollutants), has gained the public attention. This study aims to determine the concentration levels of selected contaminants in surficial sediments and identifying the source of these chemicals in Cortiou Creek. The results showed high contamination by hydrocarbons in the studied area. Additionally, these results probably reflected that biodegradation processes occurred concomitantly with a chronic apportionment of untreated sewage loading. These organic pollutants also confirmed an adverse effect for marine biota and more particularly for benthic communities for some stations

Ce travail de thèse est consacré à l'étude numérique de la forme instationnaire des équations de Navier--Stokes incompressibles en dimension trois d'espace. Ces équations sont étudiées dans leur formulation classique mais aussi dans leur formulation hydrostatique. Le schéma en temps est résolu à l'aide d'une méthode de projection, la méthode de projection incrémentale standard qui sert de référence à l'étude numérique des nouvelles méthodes proposées: la méthode de projection hydrostatique et la méthode de projection dynamique étendue. Ces méthodes sont combinées à la méthode de pénalisation de volume qui permet de tenir compte de la présence d'obstacles de forme quelconque dans le domaine de simulation en utilisant un maillage cartésien. Une nouvelle expression des équations de Navier--Stokes hydrostatiques issue de l'application de la méthode de pénalisation de volume est obtenue et étudiée. La discrétisation en espace s'effectue en utilisant la méthode des volumes finis sur une maillage décalé de type MAC. Un nouveau code de calcul baptisé VivAn'O a été conçu et validé durant ce travail. Il a permis l'étude numérique des différentes méthodes proposées et a également permis de réaliser des simulations dans la zone portuaire de Pointe-à-Pitre à partir de données bathymétriques réelles
The present work is about the numerical study of the three dimensional form of the unstationnary Navier--Stokesequations. These equations are studied under their classical form but also under their hydrostatic one. Thetime--dependent problem is solved using a projection method called the standard incremental projection method which isused as the reference to the numerical study of the new projection methods we proposed : the hydrostatic projectionmethod and the extended dynamical projection method. These methods are combined with a volume penalization methodto take into account obstacles of any shape in the simulation domain using cartesian meshes. A new formulation of the hydrostatic Navier--Stokes equations is obtained from the use of the penalization method and studied. The space isdiscretized using the finite volume method on a staggered MAC mesh.A new computational fluid dynamic code nammed VivAn'O have been developped during this work. It had permitted thenumerical study of the proposed methods. It was also used to carry out simulations in the harbour area of Pointe--à--Pitre usine real bathvmetric data

L’étude réalisée lors de ce travail de thèse porte sur l’évaluation de l'impact de l’agglomération Marseillaise sur le milieu côtier à travers la quantification des éléments traces métalliques (ETM) et du carbone organique. Sur le littoral méditerranéen français, Marseille représente la plus grande agglomération (~ 1.7M Ha) et possède la station d’épuration (STEP) enterrée la plus grande d’Europe (capacité de 1.62M équivalent-habitants), avec une façade directement ouverte sur la Méditerranée. L’impact de cette zone urbaine et industrialisée (flux brut) sur la zone côtière reste mal compris, de par la multiplicité des sources (apports directs(rivières/effluents) vs. apports diffus (friches industrielles côtières, aérosols, ...)) en partie contrôlée par le climat. Il en est de même des mécanismes de transfert des contaminants conditionnant leur devenir dans le milieu marin (flux nets vers le large). Dans ce contexte, différentes campagnes de prélèvements d’eau et de sédiments ont été mises en oeuvre sous des conditions climatiques contrastées (temps sec vs. pluie) dans les rivières ainsi qu'en mer, le long d’un transect allant de la côte à plus de 2 km au large des rejets. Les objectifs de cette étude visaient à déterminer les sources de contaminants au milieu côtier et à comprendre leurs mécanismes de transfert et leur devenir en mer. Par temps sec, les résultats obtenus ont montré que la dynamique du système est principalement contrôlée par les rejets de la STEP qui, par exemple, est responsable à plus de 75% des apports en Ag, Cu ou Pb au milieu côtier. Une fois en mer, les différents ETM analysés présentent un profil non conservatif, dû à un fractionnement dissous/particulaire hors équilibre dans les émissaires associé à un relargage rapide au début du gradient de salinité. Ces résultats ont été confirmés par une expérience de remobilisation réalisée au laboratoire permettant de mieux comprendre la cinétique de désorption des ETM. Dans ces conditions, il a été démontré qu'il était indispensable de filtrersur le terrain les échantillons pour ne pas sous-estimer la fraction dissoute des ETM. Par temps de pluie, le suivi des apports au cours d'une crue a montré la très grande réactivité du système, typique de rivières côtières. La majorité des ETM, transportés principalement sous forme particulaire, subissent une fois en mer des processus de désorption avec des cinétiques plus lentes et à des salinités plus importantes que par temps sec. Ces différences sont probablement liées à la nature des particules, urbaines et très organiques par temps sec, plutôt terrigène et inorganiques par temps de pluie. Enfin, une expérience de vitesse de chute des particules transitant dans le système par temps sec et de pluie a été développée au laboratoire. Elle a permis de caractériser les particules étudiées par des paramètres physico-chimiques intégrables au modèle hydro-sédimentaire de l'IFREMER, permettant de mieux évaluer le devenir des particules en zone côtière
The aim of this PhD was to evaluate the impact from Marseille agglomeration on thecoastal area, using trace metals and organic carbon quantification. On the French Mediterraneancoast, Marseille is the largest agglomeration (~1.7M inhabitants), located directly on coast andhave the biggest European underground wastewater treatment plan (WWTP, 1.62M eq). Theimpact of this urbanized and industrialized area on the coastal zone (bulk fluxes) remainsmisunderstood, because of the multiplicity of contaminant sources (direct inputs(rivers/effluents) vs. diffusive ones (coastal industrial wasteland, aerosols, …)) partlycontrolled by climatic conditions. Similarly, the transfer mechanisms of contaminants thatcontrol their fate to the open sea (net fluxes) have to be studied. In such context, numerouswater and sediment sampling campaigns were performed during contrasted climatic conditions(baseflow vs. flood) in the tributaries and along a 2km coastal-offshore transect in front of theoutputs. The main objectives of this study were to determine contaminants sources, transfermechanisms and fate in the coastal zone. During baseflow conditions, results have shown thatthe system dynamic is mainly controlled by the WWTP inputs, that are for instance the maincontributor (>75%) of Ag, Cu or Pb inputs to the coastal area. When discharged to the sea, thestudied trace metals presented non-conservative behaviours, consecutive to adissolved/particulate fractionation out of equilibrium in the outlets associated to fastremobilization at the beginning of the salinity gradient. These results were confirmed by labremobilization experiments allowing to better understand the desorption kinetics of tracemetals. Under such conditions, it was demonstrated that on-field filtration is a prerequisite toavoid under-estimation of the dissolved fraction of trace metals. The monitoring of a flood eventduring a rainy period has shown the high reactivity of the studied system, a peculiarity ofMediterraneean coastal rivers. Most of the studied trace metals, mainly brought in theparticulate fraction, suffer desorption processes when discharged to the sea, a processcharacterized by kinetics slower and effective at higher salinity in comparison to baseflowinputs. These differences are most probably linked to the nature of particles being urban andorganic during baseflow, mostly terrigeneous and inorganic during flood. Finally, a settling rateexperiment was designed in the lab in order to evaluate the physical and chemical characteristicsof representative particles. The obtained parameters were integrated in the 3D hydrodynamicand sediment transport model of IFREMER allowing to better evaluate the fate of pollutedparticles in the coastal area

La connaissance de la source et du transport atmosphérique de l’aérosol marin est primordiale pour mieux comprendre un grand nombre de processus physico-chimiques régissant les propriétés de la basse troposphère. C’est dans ce cadre que s’inscrit cette thèse dont l’objectif principal concerne la modélisation de la génération et du transport des aérosols marins en zone côtière Méditerranéenne. Cette étude a permis notamment l’amélioration du modèle de transport MACMod à partir d’un travail sur les conditions aux surfaces frontières. Une formulation de la fonction source spécifique à la région méditerranéenne nord-occidentale a été déterminée et certains effets des transformations subies par les particules issues de la production primaire au cours de leur transport atmosphérique ont été analysés. De plus, dans le but de mieux tenir compte du cas des zones anthropisées pour les conditions aux limites du modèle, un travail sur l’implémentation du code CHIMERE sur la région méditerranéenne a été initialisé. Enfin, une dernière partie a été consacrée à l’adaptation du modèle MACMod à la prévision de la qualité de l’air et le suivi des concentrations de PM2.5 et PM10
The knowledge of both the source and atmospheric transport of marine aerosols is needed for a better understanding of a large number of physicochemical processes that control the lower troposphere properties. In this context, the present work deals with the modelization of the generation and atmospheric transport of marine aerosols in the Mediterranean coastal zone. In particular, this study allowed improvement of the aerosol transport model MACMod on the basis of a specific work on the boundary conditions. A new formulation of the sea-spray source function has been determined for the northern Mediterranean and effects of the transformations of the sea-spray particles during their atmospheric transport were identified. In addition, to better take into account the influence of the anthropogenic zones for the boundary conditions, the implementation of the CHIMERE model on the study area was made. Finally, a last part of the thesis was dedicated to the use of the MACMod model for the air quality forecasting and the survey of the PM2.5 and PM10 concentrations

La connaissance de la source et du transport atmosphérique de l’aérosol marin est primordiale pour mieux comprendre un grand nombre de processus physico-chimiques régissant les propriétés de la basse troposphère. C’est dans ce cadre que s’inscrit cette thèse dont l’objectif principal concerne la modélisation de la génération et du transport des aérosols marins en zone côtière Méditerranéenne. Cette étude a permis notamment l’amélioration du modèle de transport MACMod à partir d’un travail sur les conditions aux surfaces frontières. Une formulation de la fonction source spécifique à la région méditerranéenne nord-occidentale a été déterminée et certains effets des transformations subies par les particules issues de la production primaire au cours de leur transport atmosphérique ont été analysés. De plus, dans le but de mieux tenir compte du cas des zones anthropisées pour les conditions aux limites du modèle, un travail sur l’implémentation du code CHIMERE sur la région méditerranéenne a été initialisé. Enfin, une dernière partie a été consacrée à l’adaptation du modèle MACMod à la prévision de la qualité de l’air et le suivi des concentrations de PM2.5 et PM10
The knowledge of both the source and atmospheric transport of marine aerosols is needed for a better understanding of a large number of physicochemical processes that control the lower troposphere properties. In this context, the present work deals with the modelization of the generation and atmospheric transport of marine aerosols in the Mediterranean coastal zone. In particular, this study allowed improvement of the aerosol transport model MACMod on the basis of a specific work on the boundary conditions. A new formulation of the sea-spray source function has been determined for the northern Mediterranean and effects of the transformations of the sea-spray particles during their atmospheric transport were identified. In addition, to better take into account the influence of the anthropogenic zones for the boundary conditions, the implementation of the CHIMERE model on the study area was made. Finally, a last part of the thesis was dedicated to the use of the MACMod model for the air quality forecasting and the survey of the PM2.5 and PM10 concentrations

Avec 70% de la surface de la planète recouverte par les mers et les océans, la présence de particules salées, produites majoritairement par le déferlement de vagues, représente une composante majeure dans le cycle géochimique de l'atmosphère et dans le bilan radiatif terrestre. Nos connaissances doivent progresser vers une description et une modélisation des flux actuels plus précises afin d'être capable d'anticiper les changements éventuels de la composition de l'atmosphère. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre général d'une meilleure caractérisation des particules injectées dans l'atmosphère par le déferlement des vagues. Un des objectifs est d'etudier la validité des modèles paramétriques et numériques pour prédire la variation spatio-temporelle des particules d'aérosols à l'échelle locale et régionale. Une première partie du travail est consacrée à l'étude de la variation spatiale des concentrations d'aérosols dans une zone côtière méditerranéenne. Pour ce faire, un couplage entre un code météorologique méso-échelle (RAMS) et un modèle déterministe de distributions d'aérosols développé par le LSEET (Medex)a été réalisé. Les prédictions du couplage sont confrontées aux données enregistrées lors d'une campagne expérimentale menée en mai 2007 à la station de mesures du laboratoire sur l'île de Porquerolles. Une deuxième partie du travail s'est concentrée sur l'amélioration du modèle paramétrique Medex. A partir, de données enregistrées en mai 2007, les prédictions de Medex ont été affinées, en particulier par correction de l'influence saisonnière. Dans une troisième partie, on s'est intéressé aux paramètres qui influencent les variations de concentrations en aérosols lors d'un épisode de Mistral. Il est montré que des paramètres autres que la vitesse du vent interviennent, tel que le fetch et la hauteur de la couche limite marine. Une dernière partie est consacrée au développement d'un modèle numérique de transport des aérosols. Les premiers résultats permettent de montrer l'influence de la stabilité atmosphérique sur les profils horizontaux et verticaux d'aérosols.

Avec 70% de la surface de la planète recouverte par les mers et les océans, la présence de particules salées, produites majoritairement par le déferlement de vagues, représente une composante majeure dans le cycle géochimique de l'atmosphère et dans le bilan radiatif terrestre. Nos connaissances doivent progresser vers une description et une modélisation des flux actuels plus précises afin d'être capable d'anticiper les changements éventuels de la composition de l'atmosphère. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre général d'une meilleure caractérisation des particules injectées dans l'atmosphère par le déferlement des vagues. Un des objectifs est d'etudier la validité des modèles paramétriques et numériques pour prédire la variation spatio-temporelle des particules d'aérosols à l'échelle locale et régionale. Une première partie du travail est consacrée à l'étude de la variation spatiale des concentrations d'aérosols dans une zone côtière méditerranéenne. Pour ce faire, un couplage entre un code météorologique méso-échelle (RAMS) et un modèle déterministe de distributions d'aérosols développé par le LSEET (Medex)a été réalisé. Les prédictions du couplage sont confrontées aux données enregistrées lors d'une campagne expérimentale menée en mai 2007 à la station de mesures du laboratoire sur l'île de Porquerolles. Une deuxième partie du travail s'est concentrée sur l'amélioration du modèle paramétrique Medex. A partir, de données enregistrées en mai 2007, les prédictions de Medex ont été affinées, en particulier par correction de l'influence saisonnière. Dans une troisième partie, on s'est intéressé aux paramètres qui influencent les variations de concentrations en aérosols lors d'un épisode de Mistral. Il est montré que des paramètres autres que la vitesse du vent interviennent, tel que le fetch et la hauteur de la couche limite marine. Une dernière partie est consacrée au développement d'un modèle numérique de transport des aérosols. Les premiers résultats permettent de montrer l'influence de la stabilité atmosphérique sur les profils horizontaux et verticaux d'aérosols
With 70% of the planet surface covered by seas and oceans, the presence of sea salt particles, produced mainly by the waves breaking, represents a major constituent in the geochemical cycle of the atmosphere and in the earth radiative budget. Ln order to anticipate the possible changes, our knowledge has to progress towards a more precise description and modelling of surface flux. The present study proposes a general framework for a better characterization of particles injected in the atmosphere by the waves breaking. One of the objectives is to study the parametrical and numerical models' validity in order to predict the spatio-temporal sea spray's variation at a local and regional scale. A first part of this work is dedicated to the study of the aerosol concentrations' spatial variation in a Mediterranean coastal zone. To do so, a coupling between a meso-scale meteorological code (RAMS) and an aerosol determinist model (Medex) developed by the LSEET has been operated. The predictions of the coupling are confronted with the data recorded during an experimental campaign led in May 2007 at Porquerolles Island. The second part is focused on the parametrical model improvement : with the help of the data recorded in May 2007, the seasonal influence has been corrected, thus refining the Medex predictions. The third part is dedicated to the parameters influencing the sea spray concentrations during an episode of Mistral. It is shown that other parameters than the wind speed act, such as fetch or the height of the marine boundary layer. The last part proposes the development of a numerical transport model of aerosols. The first results show the influence of the atmospheric stability on the horizontal and vertical profiles of sprays

Dans les zones côtières, la turbulence des couches limites conduit parfois à l'homogénéisation totale de la colonne d'eau. Lorsque la stratification estivale se met en place, ces zones homogénéisées sont associées à des fronts thermiques. En mer d'Iroise, les fortes marées aux abords de Sein et d'Ouessant font apparaître le "front d'Ouessant". Son extension résulte de mécanismes dispersi fs des eaux homogènes, est variable et dépasse les zones de brassage où ces eaux sont produites (ZMP). Les mécanismes dispersifs sont étudiés à l'aide de configurations académiques où le mélange de marée est représenté par une zone fixe où les eaux stratifiées sont brassées en permanence. On montre que l'instabilité barocline, qui se développe aux frontières de la ZMP, est le processus le plus efficace pour disperser les eaux mélangées. Tout processus affectant l'instabilité barocline, ou la dispersion des structures émergentes, influence significativement le taux de dispersion et la forme du panache d'eaux mélangées. Ceci permet d'analyser la sensibilité du processus dispersif aux paramètres locaux et saisonniers. Des études en configuration réaliste permettent d'analyser les effets conjugués du mélange et de la dispersion sur l'extension des gradients thermiques en mer d'Iroise. Leur influence sur la variabilité des fronts en surface et subsurface est analysée sur l'été 2009. On montre que les fronts thermiques de surface sont en partie initiés par la présence d'eaux produites dans les ZMP et infiltrées dans la thermocline. Ces structures épaississent la couche intermédiaire et, par l'action de la turbulence de surface, facilitent la création d'eaux froides à tempérées en surface.

Le littoral d’Anglet est un milieu fragile où des enjeux industriels et économiques (activités portuaires et tourisme balnéaire) accompagnent une concentration démographique importante. Cet environnement côtier fortement anthropisé est confronté depuis plusieurs décennies à un double problème. Les plages présentent une tendance continue à s’éroder et, par ailleurs, le chenal d’accès au port de Bayonne s’ensable de manière récurrente. De nombreux aménagements côtiers ont été réalisés par le passé afin de lutter contre ces deux phénomènes mais ne se révèlent que partiellement efficaces. Dans ce contexte, la communauté d’agglomérations Bayonne-Anglet-Biarritz a financé un programme de recherche dans lequel s’est inscrit cette thèse. Les travaux réalisés ont permis d’améliorer l’état de connaissances du comportement hydro-sédimentaire des plages d’Anglet et de l’embouchure de l’Adour par la mesure et la mise au point de modélisations numériques fiables. La tendance continue et le taux constant d’érosion du littoral ont été caractérisés au travers de l’analyse du comportement des plages subtidales d’Anglet. Par ailleurs, une classification d’états de mer représentatifs du site a été établie (Chap. II). Une campagne de mesures a été mise en place en Mars 2003 afin d’améliorer la compréhension des processus physiques mis en jeu et de disposer de données en vue de la calibration et de l’évaluation de modèles numériques. Sous conditions de faible agitation, une zone de convergence de la houle, au Sud de l’embouchure de l’Adour, et un courant de marée dirigé essentiellement vers l’embouchure ont été mis en évidence au travers de l’analyse des mesures expérimentales (Chap. III). L’évaluation de modèles de propagation de la houle, à phases moyennées et à résolution de phase, et d’un modèle hydrodynamique bi-dimensionnel a été réalisée (Chap. IV) à partir de simulations de la campagne de mesures in situ. A l’issue de la comparaison, une approche couplée Tomawac/Telemac 2D a été retenue en vue d’analyser le système sous les conditions les plus représentatives du site. L’approche numérique a permis d’établir les régimes hydrodynamiques induits par les conditions d’agitation issues de l’analyse statistique. La contribution couplée de la marée et des vagues sur la dynamique sédimentaire a également été étudiée (Chap. V). L’action de la marée apparaît ainsi prépondérante aux limites géographiques du système. En ces points, le taux de transport sédimentaire reste peu significatif même sous conditions de forte agitation. L’action combinée de la houle et de la marée sur les plages d’Anglet explique en partie le transit Sud-Nord des sédiments qui induit, d’une part, l’érosion des plages, au Sud, et, d’autre part, l’ensablement de l’embouchure, au Nord. Enfin, l’influence prépondérante de la houle sur l’hydrodynamique au voisinage de l’embouchure est établie. Dans cette zone, le taux de transport sédimentaire est significatif sous conditions de forte agitation (tempêtes et fortes houles)
Over the last decades, coastal areas have become a favourite site for touristic, recreational activities, and housing estates. Thus, they draw considerable attention and pressure to development. Traditionally this attention has not been matched with knowledge, resulting in a proliferation of coastal problems. In many places, the natural erosion of sandy coasts has often been accelerated by anthropic activities. The Anglet coastal area is an example of this. The beaches have been decreasing for decades and the Adour River mouth, located northward, is subject to important silting, which results in dredging activities twice a year. Several groins have been built since 1970 in order to control these two phenomena but they are only partially effective. In this context, the conurbational council of Bayonne-Anglet-Biarritz had financed a research program. The thesis involved is aimed at improving the hydro-sedimentary behaviour of the coastal area by experimental and numerical means. The continuous tendency and constant rate of erosion were underscored by an analysis of the evolution of the beaches based on 24-year period surveys. The hydrodynamic forcings, and especially the offshore wave climates, were studied (Chap. II). A field campaign was carried out in March 2003 in order to increase the knowledge of the physical processes and to obtain field data for the evaluation of numerical models. Under low energetic conditions, an energy concentration due to refraction of waves above the dredging spoil was observed in the south of the River mouth. In this local point, the currents were directed to the mouth at ebb and flood tides (Chap. III). The selected numerical models (phase-resolving and phase-average wave propagation models & 2DH hydrodynamic model) were assessed by comparing field measurements of March 2003 with numerical results (Chap. IV). A coupled Tomawac/Telemac 2D approach was adopted to describe the circulation induced by representative forcings (wave, tide, wind, river flow). Hydrodynamic regimes were obtained under realistic conditions based on statistical analysis. The coupled contribution of waves and tide was also studied (Chap. V). The action of tides is underscored at the boundaries of the system where the sediment transport rate is not significant even under high energetic conditions. Moreover, the combined effect of waves and tides accounts for the sediment transit from the South to the North which results in the erosion of Anglet beaches and the silting of the River mouth. Finally, the major effect of waves is brought under attention near the Adour River mouth where the sediment transport rate is significant; all the more as the energetic conditions are high (storm events and swells)

L’étude des variabilités spatio-temporelles des turbidités en Bretagne Sud a été entreprise en associant les résultats des campagnes hydrologiques, des suivis in situ au point fixe, des observations satellitales et une modélisation numérique 3D déterministe. La synthèse des observations antérieures montre un gradient côte-large des concentrations qui ne dépassent guère les 30 mg/l au delà de la zone littorale. Des profileurs acoustiques (ADCP) ont été mouillés pour mesurer les courants, les vagues et la dynamique des particules fines associée à ces forçages. A partir du signal rétrodiffusé, les séries temporelles de concentration massique sur toute la colonne d’eau ont été déduites, les valeurs peuvent atteindre 100 mg/l à 1. 50 m du fond pendant les événements de houles, à l’entrée de la baie de Vilaine. La calibration empirique du signal rétrodiffusé avec des mesures indépendantes de turbidité s’est révélée très satisfaisante et plus efficace que l’inversion d’un modèle de rétrodiffusion, du fait des incertitudes instrumentales et environnementales. Ces mesures au point fixe ont permis de calibrer un modèle hydro-sédimentaire (MARS-3D/SiAM) en configuration quasi-réaliste (marée, vent, apports par les fleuves, couverture sédimentaire), avec une paramétrisation simple des processus sédimentaires (érosion, dépôt). Le forçage des vagues est issu du modèle SWAN. Les résultats de 5 mois de simulation montrent l’importance des circulations liées au vent et de la structure hydrologique dans la répartition spatiale des turbidités, qui restent principalement générées par les houles. Les concentrations moyennes par secteurs et les flux de matière sont aussi estimés.

Dans les zones côtières, la turbulence des couches limites conduit parfois à l'homogénéisation totale de la colonne d'eau. Lorsque la stratification estivale se met en place, ces zones homogénéisées sont associées à des fronts thermiques. En mer d'Iroise, les fortes marées aux abords de Sein et d'Ouessant font apparaître le "front d'Ouessant". Son extension résulte de mécanismes dispersifs des eaux homogènes, est variable et dépasse les zones de brassage où ces eaux sont produites (ZMP). Les mécanismes dispersifs sont étudiés à l'aide de configurations académiques où le mélange de marée est représenté par une zone fixe où les eaux stratifiées sont brassées en permanence. On montre que l'instabilité barocline, qui se développe aux frontières de la ZMP, est le processus le plus efficace pour disperser les eaux mélangées. Tout processus affectant l'instabilité barocline, ou la dispersion des structures émergentes, influence significativement le taux de dispersion et la forme du panache d'eaux mélangées. Ceci permet d'analyser la sensibilité du processus dispersif aux paramètres locaux et saisonniers. Des études en configuration réaliste permettent d'analyser les effets conjugués du mélange et de la dispersion sur l'extension des gradients thermiques en mer d'Iroise. Leur influence sur la variabilité des fronts en surface et subsurface est analysée sur l'été 2009. On montre que les fronts thermiques de surface sont en partie initiés par la présence d'eaux produites dans les ZMP et infiltrées dans la thermocline. Ces structures épaississent la couche intermédiaire et, par l'action de la turbulence de surface, facilitent la création d'eaux froides à tempérées en surface
In coastal areas, when the summer stratification settles, the bottom and surface turbulent boundary layers can overlap and delineate thermal fronts. An example in the Iroise sea is the Ushant front that develops around areas of intense mixing (ZMP): the "Raz de Sein" and the area of Ouessant. Its extension is variable and exceeds the areas of mixed waters production. Both the extension of the front and its variability are sensitive to mechanisms of dispersion of homogenized waters. Those mechanisms of dispersion are studied using academic configurations where tidal mixing is represented as fixed areas where stratified waters are continuously homogenized. It is shown that baroclinic instability developing at the edge of the ZMPs represents the most efficient mechanism to disperse the homogenized waters. Any process that modifies the characteristics of baroclinic instability, or the auto-propagating efficiency of emerging structures, significantly impacts the dispersion rate and pattern. The sensitivity of dispersive processes to seasonal and local parameters is analyzed. Realistic configurations of the Iroise sea are then used to investigate the variability of thermal fronts when mixing processes are combined with dispersive mechanisms. Thermal gradients in the surface and subsurface layers are investigated considering extension patterns of the Ushant front during summer 2009. It is shown that thermal fronts are partly initiated by the presence of mixed waters produced in ZMPs and subducted in subsurface. Those anticyclonic structures thicken the subsurface layer, and can interact with surface turbulence, thus favoring the outcropping of cold to mild waters at the surface

Afin de préserver le milieu naturel représentatif du paysage canadien, les gestionnaires des parcs doivent utiliser une approche écosystémique qui tienne compte des facteurs naturels et humains susceptibles d'influencer le milieu protégé. Le territoire couvert par l'ensemble de ces facteurs d'influence est appelé:"zone d'influence et de coopération" (ZIC). Dans notre étude, nous proposons d'abord une démarche générale pour délimiter une ZIC basée sur la sélection des facteurs d'influence et l'identification des critères de délimitation. On applique ensuite cette démarche à l'annexe côtière du parc national Kejimkujik en Nouvelle-Écosse (ACP). L'étude se limite à l'étude des facteurs d'influence sur le milieu physique du parc."--Résumé abrégé par UMI

La rivière Saigon, qui constitue un sous bassin du fleuve Nha Be, est située dans le sud du Vietnam. Cette rivière a une longueur d'environ 250 km et le bassin versant total à une surface de 4717 km2. Le réservoir de Dau Tieng, situé en amont de la rivière Saigon, a été construit pour mieux gérer l’irrigation, lutter contre les inondations et contrôler l’intrusion d’eau salée. En traversant HCMC, la rivière Saigon est connectée à plusieurs canaux puis rejoint la rivière Dongnai pour devenir le fleuve Nha Be qui traverse la zone de mangrove de Can Gio et se jette dans la mer de l'Est. La rivière Saigon et son bassin versant sont situés dans la plaine côtière et sont soumis au balancement quotidien des marées.L'objectif général de cette thèse est (i) d’évaluer l'état trophique de la rivière Saigon - Dongnai, (ii) d’étudier les processus à l’origine de la dynamique des nutriments, en particulier le rôle des sédiments en suspension, du mélange turbulent et du gradient de salinité, afin d'estimer la capacité de rétention par rapport aux flux d'éléments nutritifs; (ii) d’utiliser ces mesures de terrain et de laboratoire pour envisager une simulation numérique de ce système estuarien.La première étape de cette thèse a consisté en une étude des concentrations en nutriments (N, P, Si) sur quatre sites d’échantillonnage dans le système de la rivière Saigon – Dongnai. Les mesures ont été réalisées deux fois par mois de juillet 2015 à décembre 2017 pour évaluer les niveaux de concentration en éléments nutritifs et l’état d’eutrophisation. Cette thèse a mis en évidence un excès de nutriments dans HCMC avec des concentrations de NH4+ et de PO43- atteignant en moyenne 0.7 mgN L-1 et 0.07 mgP L-1, respectivement. Nous avons observé que des rejets domestiques non traités entraînaient une dégradation de la qualité de l’eau de la rivière Saigon, avec une valeur extrême de biomasse algale (150 µChl-a L-1) et des périodes d’hypoxie (DO < 2 mg L-1), principalement en saison sèche. L’eutrophisation de la rivière dans la zone urbaine dense n'a pas d'effet clair en aval, car la masse d'eau eutrophie de la rivière Saigon est efficacement mélangée avec les masses d'eau de mer et de la Dongnai pendant chaque cycle de marée. Ce qui met en évidence le rôle tampon (capacité de métabolisation) de l’estuaire entre les apports amont et la mer.Sur la base d'enquêtes de terrain et d’expérience en laboratoire, nous avons évalué les causes de l'eutrophisation de la rivière et étudié la capacité d'adsorption-désorption du phosphore sur les sédiments en suspension dans le gradient de salinité. Les enquêtes sur le terrain ont montré un impact clair de la mégapole, le P total augmentant de trois fois dans le centre de HCMC, par rapport aux valeurs en amont. En aval, dans la zone estuarienne mélangée par des marées, le P total descend à moins de 0.5 gP kg-1. Les expériences en laboratoire ont montré le rôle clé de la concentration en sédiments cohésifs en suspension sur la capacité d’adsorption de P sur les particules dans le gradient de salinité.Dans cette thèse, nous avons également analysé une base de données des nutriments, des sédiments en suspension et des rejets d’eau de 2012 à 2016 (données du service de surveillance de la qualité de l’eau vietnamien de la province d’HCMV). Neuf sites le long de la rivière Saigon et un site dans la rivière Dongnai ont permis de déterminer l’état de référence à l’amont et à l’aval d’Ho Chi Minh Ville. Les flux calculés permettent de dresser un premier bilan sédimentaire et nutritif à l’échelle des fleuves Saigon – Dongnai, de discuter de la contribution de chaque sous bassin aux flux totaux et de dresser des hypothèses sur l’état géomorphologique et environnemental actuel et futur des zones estuariennes et côtières
The Saigon River, a part of Saigon – Dongnai River basin located in Southern Vietnam, is about 250 km long with a catchment area of 4,717 km2. The Dau Tieng reservoir in the upstream of the Saigon River has been constructed for irrigation, flood protection purposes and the control of the intrusion of saline water. When flowing through HCMC, Saigon River is connected with canals and then joins Dongnai River to become the Nha Be River flowing through Can Gio Mangrove to the East Sea. Draining a low elevation coastal zone (LECZ), Saigon River is affected by the asymmetric semi-diurnal tides.The general goal of this thesis is to (i) assess trophic status in the Saigon – Dongnai River, (ii) assess the processes that lead nutrient behavior in the salinity gradient to estimate retention capacity with respect to the nutrients fluxes and (iii) calculate nutrient budgets to further be used for numerical simulations.The first step of this thesis consisted in a survey of nutrient concentrations (N, P, Si) at four sampling sites within the Saigon – Dongnai River system, which was carried out bi-monthly from July 2015 to December 2017, allowing to quantify the levels of nutrient concentrations and of indicators of eutrophication. This thesis pointed out an excess of nutrients in HCMC with concentrations of NH4+ and PO43- averaging to 0.7 mgN L-1 and 0.07 mgP L-1, respectively. We observed that untreated domestic discharges lead to the degradation of Saigon River’s water quality with extreme value of algal biomass (up 150 µChl-a L-1) and hypoxia conditions occurring episodically (DO < 2 mg L-1) during dry season. The eutrophic issue in the city center has no clear effect downstream because eutrophic water mass from Saigon River is efficiently mixed with Dongnai and sea water masses during the semi-diurnal tidal cycle, leading to efficient metabolism of nutrients within the estuarine partBased on field and laboratory surveys, we assessed the eutrophication of the river, and investigated P adsorption-desorption capacity onto suspended sediment (SS) within the salinity gradient. Field surveys showed a clear impact of the megacity, total P increasing three fold in HCMC center, as compared with upstream values. Downstream, in the tidally mixed estuarine area, the total P lowered to less than 0.5 gP kg-1. Laboratory experiments were carried out to characterize the influence of SS concentrations, salinity and turbulence on sorption/desorption processes. Among these observed variables, SS concentration was shown to be the main driver for adsorption capacity of P onto SS in salinity gradient. This underlines the role of cohesive sediment dynamics, as an important driver of nutrient dynamic in this estuarine river system.In this thesis, we analyzed the nutrients, suspended sediments and water discharges database from the Vietnamese Center of Monitoring of the Department of Natural Resources and Environment (period 2012 to 2016). Nine sites along the Saigon River and one site in the Dongnai River were used to identify the reference water status before HCMC and the increasing fluxes from upstream to downstream. The calculated fluxes allow drawing a first sediment and nutrients budget at the scale of the Saigon – Dongnai Rivers and discussing the contribution of each sub basins to the total fluxes to the estuarine and coastal zones. Add one sentence pointing out the main result of this 2005-2016 dataseries analysis

Cette thèse porte sur les processus institutionnels et vernaculaires d'adaptation au changement climatique en zone côtière. L'objet de cette thèse est d'interroger l'idée couramment admise au sein de la communauté internationale selon laquelle les pays du Sud seraient plus vulnérables et moins aptes à faire face aux impacts négatifs du changement climatique que les pays du Nord. A travers une comparaison Nord/Sud entre un pays considéré comme « développé » : le Canada et un pays dit « en développement » : le Sénégal, cette thèse analyse la manière dont les problèmes du climat et de la vulnérabilité climatique sont perçus et gérés au sein des sociétés canadienne et sénégalaise ainsi que les actions mises en œuvre au titre de l'adaptation. Pour se faire, nous avons choisi d'inscrire notre travail dans une approche constructiviste en élaborant un cadre d'analyse qui conjugue à la fois les démarches multi-scalaire, définitionnelle, interactionniste et diachronique. D'un point de vue méthodologique, cette thèse s'appuie sur une démarche qualitative et privilégie l'usage de l'entretien semi-dirigé et du groupe de discussion. Nos résultats démontrent d'une part que la vulnérabilité climatique est un problème public international (Nord/Sud) et que les capacités à s'adapter semblent faibles au Nord comme au Sud. D'autre part, nous observons que le réchauffement climatique et les différents problèmes qu'il engendre viennent questionner plus que jamais les modes de gestion des enjeux environnementaux et les modèles de développement des sociétés d'aujourd’hui aussi bien au Nord qu'au Sud
This thesis addresses the institutional and vernacular processes of adaptation to climate change in coastal areas. The purpose of this study is to challenge the generally accepted idea by the international community that the southern countries would be more vulnerable and able to cope with the negative impacts of the CC than the northern countries. Canada, a northern country considered developed and the Senegal a southern country perceived under development were selected as case studies. This thesis analyses the ways the problems of the climate and climatic vulnerability are perceived and managed by the Canadian and Senegalese societies and critically examines the actions taken at the title of adaptation. We chose to proceed within a constructivist perspective by establishing the framework of the analysis which concurrently combines the approaches multi-scalar, definitional, interactive and diachronic. From a methodological point of view, this thesis is based on a qualitative approach and privileges semi-directed interview and focus group. The results show that the climatic vulnerability is an international problem and the capacities to be adapted are equally weak in both countries. We have also observed that global warming and the problems it produces put under serious questions the methods of managing environmental issues and patterns of development in both sides north and south

Sous l'action des vents, courants et de la houle, les sediments cotiers sont mis en mouvement et transportes. Pour quantifier les transits sableux plusieurs approches sont possibles, celles-ci passent par le biais: d'experiences de terrain, l'utilisation de fonctions de quantification, de la mise au point et d'application de modeles de transport de sable. Les experiences de terrains realisees dans le cadre de cette etude montrent que: il existe des mouvements de courte duree (cycle de maree) sur la zone de jet de rive; ils sont caracterises par des ondes de sedimentation-erosion qui se deplacent avec la maree. Le profil de plage s'erode a maree montante et se sedimente a maree descendante. La morphologie du profil de plage est le resultat de la dynamique cotiere; ainsi on distingue le profil de beau temps (convexe) et de mauvais temps (concave). En milieu mesotidal, le profil cotier est caracterise par une barre sous-marine simple ou double, festonnee ou rectiligne, puis des sillons prelittoraux. En milieu microtidal, la barre sous-marine est toujours simple rarement festonnee. L'utilisation des fonctions de quantification ne va pas sans la realisation d'experiences de terrain qui permettent de caracteriser au mieux le regime hydrosedimentaire et de recueillir les donnees entrant dans ces fonctions. La derniere partie de ce memoire est un exemple d'application d'etude morphosedimentaire et dynamique d'une zone cotiere comportant un systeme lagunaire, des cordons et des plages sableuses. Cette etude a ete realisee sur le systeme lagunaire de pirartininga et d'itaipu (bresil)

La structure verticale du mistral en zone côtière est étudiée dans le cadre des campagnes scientifiques MAP (automne 1999) et ESCOMPTE (été 2001). L'étude combine les approches observationnelles (exploitation des données de diverses plates-formes instrumentales disponibles en campagne), théoriques (application des théories existantes traitant des écoulements orographiques) et numériques (utilisation du modèle atmosphérique non hydrostatique RAMS) afin d'identifier les mécanismes originels du mistral. Le blocage en amont des reliefs, la canalisation, les pentes des reliefs, le contournement, les déferlements d'ondes, les sillages, la friction de surface induisent, sur les épisodes de fort mistral, une structure profonde ou en jet de basse couche selon l'orientation du flux synoptique. Si le forçage synoptique est faible, la convection et la brise de mer le rejettent de la couche limite atmosphérique ; la brise de terre l'accélère pour en faire un jet de basse couche nocturne
The vertical structure of the coastal mistral has been investigated in the context of the MAP (autumn 1999) and ESCOMPTE summer 2001) field campaigns. The study combines the observational (through the exploitation of the multi-platform data avalaible in both experiments), the theoretical (using the basic existing theories dealing with orographic flows) and the numerical (using the non-hydrostatic atmospheric model RAMS) approaches to point out the physical processes involved in mistral episodes. Upstream blocking, channelling, splitting, wave breakings, lee wakes, downslope and frictional effects result in a deep or a shallow structure according to the direction of the incident flow in strong mistral events. The daily weak mistral is lifted up above the atmospheric boundary layer by convection and sea breezes while the nighttime weak mistral is accelerated by land breezes as a nocturnal low-level jet

Dans les écosystèmes marins des zones tempérées, la majeure partie de la production primaire annuelle est générée au printemps lors de phénomènes d’accumulation rapide de biomasse phytoplanctonique, appelés efflorescences, supportant la diversité et le fonctionnement de ces systèmes. Plusieurs mécanismes physico-chimiques et biologiques expliquant l’initiation des efflorescences phytoplanctoniques sont évoqués pour ces écosystèmes. En revanche pour les zones côtières peu profondes sous influence de forçages complexes, les mécanismes à la base de ce phénomène restent encore mal connus. L’objectif de cette thèse était donc d’identifier les facteurs contribuant à l’initiation des efflorescences phytoplanctoniques dans ces zones, notamment le rôle des forçages physico-chimiques et des interactions biologiques au sein du réseau microbien, mais également de tenter de comprendre les conséquences de l’élévation de la température sur ce fonctionnement dans le contexte du réchauffement climatique. Dans cette optique, un suivi à deux approches a été réalisé dans la lagune de Thau : un suivi in situ à haute fréquence (15 min) des paramètres hydrologiques, météorologiques et biologiques ; et un suivi hebdomadaire de l’abondance et la diversité de la communauté microbienne de l’hiver au printemps sur deux années consécutives, 2015 et 2016. En plus de ces suivis, une expérimentation en mésocosmes in situ a été réalisée au printemps 2018, simulant l’élévation de la température selon le scénario du réchauffement climatique attendu dans le futur, et en présence et absence du mésozooplancton afin d’identifier les effets directs du réchauffement et ceux indirects dus au zooplancton sur la dynamique, la composition pigmentaire et la succession du phytoplancton, avant, pendant et après une efflorescence phytoplanctonique. Une analyse basée sur les réseaux de corrélations entre 110 différents groupes/taxon/espèces observés a permis de mettre en évidence les interactions majeures au sein du réseau planctonique microbien. Pendant les périodes d’efflorescences les interactions de compétition intraguilde au sein du phytoplancton dominaient, tout comme les interactions mutualistes entre le phytoplancton et les bactéries hétérotrophes, suggérant un transfert de l’énergie basée à la fois sur la biomasse phytoplanctonique et bactérienne effectué par la prédation du microzooplancton. Pendant les épisodes sans efflorescence, les interactions entre les ciliés et les bactéries (bactérivorie) dominaient, suggérant un transfert de l’énergie basée essentiellement sur la biomasse bactérienne. Dans le même temps, les résultats obtenus par le suivi à haute fréquence ont permis de mettre en évidence le rôle prépondérant de l’augmentation de la température de l’eau, notamment à la sortie de l’hiver, dans l’initiation des efflorescences phytoplanctoniques. La combinaison entre le métabolisme du phytoplancton stimulé par l’augmentation de la température et la faible pression de broutage, permettrait l’accumulation de la biomasse phytoplanctonique à l’origine des efflorescences phytoplanctoniques. De plus, l’année 2016, avec l’hiver le plus chaud jamais enregistré, était caractérisée par une plus faible accumulation de la biomasse phytoplanctonique, une dominance du phytoplancton de plus petite taille au détriment des diatomées, et une dominance des interactions entre microorganismes de petite taille. Les résultats de l’expérimentation en mésocosmes in situ ont confirmé l’effet de l’élévation de la température dans la réduction de l’amplitude des efflorescences et de la favorisation du petit phytoplancton comme les petites algues vertes ainsi que des dinoflagellés au détriment des diatomées. De plus, ils ont permis de mettre en évidence que cette modification de l’amplitude et de la composition des efflorescences était principalement liée à un effet indirect sur le phytoplancton due à l’augmentation de la pression de broutage exercée par le zooplancton
In temperate marine ecosystems, the major part of the annual primary production is generated in spring during rapid phytoplankton biomass accumulation periods, called ‘blooms’, supporting the diversity and the functioning of these ecosystems. Several physical, chemical and biological mechanisms triggering the bloom initiation were evocated for these ecosystems. However, for shallow coastal zones, under the influence of complex environmental forcing factors, mechanisms triggering blooms are not well known. The objective of the present thesis was to identify and classify the forcing factors contributing to the bloom initiation in these zones, especially the role of physical and chemical forcing factors and biological interactions in the microbial network, but also to understand the consequences of the temperature elevation on this functioning in the global warming context.In this frame, a monitoring with a dual approach was carried out in Thau lagoon: a high frequency (15 min) in situ monitoring of hydrological , meteorological and biological parameters; and a weekly monitoring of the abundance of the microbial community (virus, bacteria, phytoplankton, heterotrophic flagellates and ciliates), and its diversity, with a particular look at phytoplankton. These monitoring were carried out from winter to spring in two consecutive years, 2015 and 2016. Besides these monitoring, an in situ mesocosm experiment was carried out during the 2018 spring to simulate the temperature elevation according to the global warming scenario, in the presence and the absence of mesozooplankton. The objective of this experiment was to identify the direct effect of warming and the indirect effect of the zooplankton on the phytoplankton dynamic, the pigment composition and succession, during the pre-bloom, bloom and post-bloom periods. A correlation network analysis between 110 various groups/taxa/species highlighted the major interactions characterizing the microbial interaction network during the bloom and the non-bloom periods and the differences between these two years. During the bloom periods, intraguild phytoplankton competition and mutualism between phytoplankton and heterotrophic bacteria dominated the microbial food web. This suggested an energy transfer based on both bacterial and phytoplanktonic biomass, through the microzooplankton predation. During the non-bloom periods, interaction between ciliates and heterotrophic bacteria (bacterivory) dominated, suggesting an energy transfer mainly based on bacterial biomass. Besides, the high frequency monitoring highlighted the predominant role of the water temperature increase, especially during the early spring, in the initiation of the phytoplankton blooms. The combination between the phytoplankton metabolism stimulated by the temperature increase and the low grazing pressure triggered the phytoplankton biomass accumulation starting the blooms. Furthermore, 2016 year, with the warmer winter recorded in France (Meteofrance), was characterized by a weaker phytoplankton biomass accumulation during the early spring, a dominance of the small phytoplankton at the expanse of diatoms, and a dominance of interactions between small size microorganisms. The mesocosm experiment confirmed the role of the temperature elevation on the bloom amplitude reduction (diminution of 50% of the chlorophyll a concentration) and the promotion of small phytoplankton such as small green algae and dinoflagellates, at the expanse of diatoms. This amplitude and composition modification of phytoplankton blooms was mainly due to the indirect effect of the zooplankton grazing increase under warming. Furthermore, the results underlined that it was microzooplankton which mainly controlled the phytoplankton dynamic and biomass and the mesozooplankton was mainly accomplished the role of the secondary consumer in this system

Le laboratoire de sondages electromagnetiques de l'environnement terrestre a une pratique confirmee de la mise en uvre des radars doppler vhf pour la realisation de mesures euleriennes des courants marins en zone cotiere (jusqu'a environ 30 km de la cote). Nous avons cherche a utiliser le meme instrument pour realiser, simultanement aux mesures euleriennes, des mesures lagrangiennes en effectuant le suivi, avec le radar, de flotteurs derivants de surface equipes de balises fournissant un echo radar calibre. Il s'agissait donc de transformer le radar courantometrique en un radar de teledetection et de poursuite. Le systeme (radar et bouees) permet, par le biais d'une utilisation simultanee de plusieurs flotteurs, d'estimer l'importance des phenomenes de dispersion et de diffusion. Ce travail de these se decompose en deux parties: apres une etude theorique et numerique de la propagation a la surface de la mer qui a permis d'etablir le bilan de puissance necessaire pour fixer les caracteristiques techniques des balises, la premiere partie est consacree a la localisation d'une balise ; il s'agit de determiner ses parametres (distance radiale, vitesse radiale et azimut) a partir des signaux recueillis par le radar. L'azimut de la balise est estime par une methode d'interferometrie simplifiee basee sur la relation ideale entre deux antennes consecutives alors que sa localisation dans le plan distance-frequence doppler utilise la representation dans ce plan du minimum de la fonction de cout de la regression azimutale. Des campagnes d'essais ont valide a la fois le dimensionnement et les algorithmes de poursuite des balises: la precision de leurs localisations par le radar est de l'ordre de 20 m pour une balise fixe et de 60 m pour une balise en mouvement a une vitesse de quelques nuds. La precision sur la mesure de la vitesse est meilleure que 5 cm/s. Nous avons cherche a utiliser les mesures de vitesse pour ameliorer l'estimation de la position, par une methode de moindres carres ou un algorithme recursif de kalman. Dans une deuxieme partie, nous proposons une methode d'utilisation couplee des donnees euleriennes et lagrangiennes pour estimer l'importance des phenomenes de diffusion horizontal. Elle consiste a comparer les caracteristiques statistiques dela repartition de plusieurs bouees lachees et celles obtenues grace a des simulations numeriques basees sur une methode de marche au hasard ; la comparaison des simulations numeriques et des resultats des mesures permet de determiner le coefficient de diffusion. Nous montrons que ce coefficient est une bonne approximation de celui d'un contaminant. Des simulations numeriques concernant l'influence de la resolution spatiale des mesures de courant et du nombre de flotteurs sur la precision des mesures de dispersion ont ete effectuees. Elles montrent que l'erreur sur l'estimation de ce coefficient pour 5 bouees lachees et avec une resolution spatiale de (500 x 500) m#2 peut etre de l'ordre de 30%. On obtient ainsi un instrument particulierement complet de diagnostic dynamique en zone cotiere, presentant un grand interet pour l'etude d'un rejet ou le transport d'un contaminant

La « capacité de charge » devient une notion qui peut être comprise par le droit public, sur des espaces littoraux, mais aussi côtiers et marins. Si elle a pu être indirectement abordée à travers des arrêts de jurisprudence concernant des opérations d’aménagement du territoire et dans le cadre du droit de l’environnement et à travers des actes d’autorités publiques, la mention claire de la « capacité de charge » dans le domaine du droit est une évolution récente. Il s’agit d’une avancée que l’on doit notamment au Protocole relatif à la Gestion Intégrée des Zones Côtières en Méditerranée, signé le 21 janvier 2008, entré en vigueur le 24 mars 2011, issu de la Convention de Barcelone sur la protection du milieu marin et du littoral de Méditerranée.La « capacité de charge », dans son aspect notionnel et fonctionnel, laisse présumer différentes implications en droit du littoral, de l’environnement et de la mer, mais nécessite d’être résolument étudiée sous l’angle du droit public. L’objet de cette thèse est précisément de s’interroger sur l’appréhension de cette notion à travers différentes matières juridiques liées à celui-ci (domanialité publique, droit de l’urbanisme, droit de l’environnement, droit du littoral…) mais également en droit privé, ou plus exactement, pour ce qui concerne son utilisation dans l’encadrement d’activités privées (droit public économique) et ses applications sectorielles juridiques (droit des pollutions par exemple).Le Protocole relatif à la gestion intégrée des zones côtières marque la reconnaissance juridique de la notion de « capacité de charge ». Incontestablement, pour les États signataires et leurs administrations, la considération de la capacité de charge, permettant de contrôler les pressions exercées sur la zone côtière et de fixer les limites de son exploitation, constitue une nouvelle proposition. Cette proposition, l’administration publique compétente sur des zones côtières, va s’en saisir, dans une logique volontariste de maîtrise de la frange côtière en transformation. Pour que cet élan ne retombe pas, et dans une perspective de science administrative concrète, il convient de considérer le quotidien de l’administration active au travers du droit de l’urbanisme, du littoral et du droit de l’environnement, pour comprendre comment le droit public s’approprie, de manière explicite ou indirecte, la capacité de charge, et s’il le fait, à l’aune de quels instruments juridiques.Néanmoins, même engagé, le droit seul ne semble pas armé face à l’exercice de mesure de la capacité de charge ou même des capacités de charge ; elles dépendent semble-t-il, et c’est un choix public comme un autre, de l’information scientifique commandée ou disponible. A toutes les difficultés liées à la mesure scientifique, aux incertitudes, que reconnaissent, voire affichent, les sciences spécialisées, s’ajoutent celles qui découlent de la volonté des responsables administratifs et politiques d’intégrer ces données du réel écologique dans l’aménagement du territoire et de faire l’effort administratif d’ouvrir des processus de conciliation (entre intérêts économiques et protection des éléments de l’environnement). L’ensemble n’est pas favorisé par le contexte de crise et de développement économique engagé mais il est soutenu par les nouvelles exigences de droit à un environnement sain et par les crises industrielles et sanitaires
'Carrying capacity' becomes a notion that Public law can understand, in shore areas, but also in coastal and marine areas. Although it has been indirectly addressed through case law judgments concerning land spatial planning operations and in the framework of the environmental law and through of public authorities acts, the clear mention of 'carrying capacity' in the field of law is a recent development. This is a step forward attributed in particular to the new Integrated Coastal Zone Management (ICZM) Protocol (under the Barcelona Convention on the Protection of the Marine Environment and the Coastal Region of the Mediterranean), signed on 21 January, and entered into force on 24 March 2011. The 'carrying capacity', in its notional and functional aspect, presupposes different implications for the coastal, environmental and maritime law, but needs to be resolutely studied from the point of view of the public law. The purpose of this thesis is precisely to examine the understanding of this notion through various legal matters related to it (The public domain, the land use planning law, the environmental law, the coastal law, etc.). Also in the private law, or more precisely, as regards its use in the management of private activities (public economic law) and its legal sectoral applications (pollution law, for example). The IZCM Protocol marks the legal recognition of the 'carrying capacity' as notion. Undoubtedly, for the signatory States and their administrations, the consideration of carrying capacity, which makes it possible to control the pressures exerted on the coastal zone and to set the limits of its exploitation, is a new proposal. The competent public administrations for coastal areas, will take up this proposal, in a proactive approach to controlling the changing coastal fringe. In order not to let this impetus fall back, and from a perspective of concrete administrative science, it is necessary to consider the daily life of the active administration through urban planning, coastal and environmental law, to understand how public law appropriates, explicitly or indirectly, the carrying capacity, and if it does so, by means of which legal instruments. Nevertheless, even when engaged, the law alone does not seem to be strong in front of the exercise of measuring carrying capacity, or even carrying capacities; they seem to depend, and this is a public choice like any other, on ordered or available scientific information. In addition to all difficulties linked to scientific measurement and the uncertainties recognized, or even displayed, by the specialized sciences, there are also the difficulties arising from the willingness of administrative and political leaders: to integrate these data from the ecological reality into land use planning and to make the administrative effort to open up conciliation processes (between economic interests and protection of the elements of the environment). The whole is not favored by the context of crisis and economic development, but it is supported by the new demands of the right to a healthy environment and by several industrial and health crisis

Le probleme de couche limite turbulente oscillatoire generee par l'interaction houle-courant en zone cotiere est etudie a l'aide de differentes versions d'un modele numerique de fermeture turbulente au second ordre simplifie. Pour un fond plat rugueux, une version tridimensionnelle simplifiee est developpee. Les proprietes hydrodynamiques et sedimentaires de l'ecoulement en fonction des parametres de la houle, du courant, du fond et de l'angle d'interaction houle-courant sont examinees a travers plusieurs exemples. La validite et la limitation du modele sont verifiees et discutees en comparaison des resultats du modele avec des mesures en laboratoire ainsi qu'avec les resultats d'autres modeles analytique et numerique. Pour un fond presentant des rides, une version bidimensionnelle complete est proposee. Cette derniere conduit a des champs moyens et turbulents de l'ecoulement en assez bon accord avec les resultats experimentaux. Le transport de sediments est egalement aborde en etudiant le mouvement des particules fluides et solides. Ce modele sera applique a l'etude de la couche limite naturelle dans la manche a partir des mesures in situ (projet gdr manche)

Ce travail de thèse focalise sur le fonctionnement du réseau microbien de la lagune de Thau à travers une approche « Réseau » ayant permis l’étude simultanée de l’ensemble des groupes microbiens (21 groupes) des virus au microzooplancton. La croissance et la mortalité des micro-organismes ont été étudiées expérimentalement lors de plusieurs saisons puis d’une étude en mésocosme. Nous avons déterminé les proportions de mortalité dont sont responsables le microzooplancton et les virus au travers de la lyse virale. Un suivi in situ puis en mésocosme dans la lagune de Thau nous a permis d'observer la réponse des composantes du réseau microbien à un forçage typiquement Méditerranéen, la crue.Il apparait que les bactéries hétérotrophes ont les plus fortes croissances allant jusqu’à 2,18 jour-1. La croissance pour divers groupes pico- et nano-phytoplanctoniques était inférieure à 1,5 jour-1. La cause majeure de mortalité des différents groupes de micro-organismes étudiés est la prédation du microzooplancton (> 90% en moyenne), tandis que la lyse virale semble être un processus sporadique et nettement moins important. Le fait que les taux de prédation observés soient très proches des taux de croissance de différents micro-organismes suggère que le réseau microbien étudié présente une forte efficacité de transfert de la biomasse vers les niveaux trophiques supérieurs.Dans ce contexte, la crue provoque à court terme une diminution de la croissance microbienne et du broutage, alors qu’elle déclenche la lyse virale chez certains groupes. Cependant, la réactivité de ce réseau permet un rétablissement rapide indiquant une forte capacité de résilience de ce système
The aims of this thesis work were to shed new lights on the functioning of the microbial food web (MFW) in the Thau coastal lagoon through a “global approach” that permit us to study simultaneously the entire MFW components (21 groups) from viruses to microzooplankton. Growth and mortality of microorganisms were studied experimentally along seasons and during a mesocosm experiment. We particularly focus on mortality due to microzooplankton (<200µm) grazing and viral lysis. Responses of the different components of the MFW under a typical Mediterranean forcing, flash flood, was also studied during an in situ monitoring and a mesocosm experiment in the Thau Lagoon.In conclusion, it appears that heterotrophic bacteria show the highest growth rates (until 2.18 day-1). Growth rates of pico- and nanophytolankton groups were always lower than 1.5 day-1. The major cause of mortality of the different group studied, reaching on average 90%, was due to the predation by the microzooplankton. Mortality due to viral lysis appeared to be a “sporadic processes”, less important than microzooplankton grazing indeed. In addition, the observed grazing rates or bacterivory were close to growth rates of microorganisms, suggesting an efficient trophic transfer of the microbial biomass towards higher trophic levels.River flash flood; an important forcing in the Mediterranean coastal zone; triggered on a short time scale, a decrease in growth and grazing rates of microorganisms whereas viral lysis was enhanced. However, the important dynamics of this studied MFW allowed the rapid reestablishment of growth and grazing rates, indicating a strong resilience capability of this system

Le littoral est au centre d'enjeux économiques lies a son développement et écologiques exiges par sa préservation. Une gestion raisonne peut aider a résoudre cette problématique accrue par la complexité de l'éco-sociosystème côtier. Cela demande a trouver une bonne adéquation entre l'expression des besoins des décideurs et les processus d'élaboration d'une information pertinente y répondant. Le sujet de recherche s'inscrit dans cette problématique en se focalisant sur l'évaluation de la qualité globale de l'espace côtier. Le travail entrepris développe une démarche méthodologique structurant l'information environnementale autour de principes de spatialisation, de qualification et de classification. Elle propose des règles de délimitation de l'espace côtier, considéré comme un territoire constitue d'une double bande terrestre et marine, une organisation des données caractéristiques des composantes bio-physiques et socio-économiques du milieu, des modes d'élaboration d'une information synthétique destinée a identifier des situations environnementales types. Les indices obtenus permettent la classification de l'espace côtier d'un triple point de vue de sa valeur écologique intrinsèque, de la pression anthropique exercée et de son état général. Au titre de la validation de la démarche, plusieurs applications ont été réalisées sur diverses thématiques côtières liées aux activités urbaines, portuaires et pétrolières. Celle développée pour le volet littoral du schéma directeur d'aménagement et de gestion des eaux du bassin Rhône-Méditerranée-Corse est pilote en la matière. Elle a permis de définir des unîtes cohérentes de gestion au sein desquelles des orientations spécifiques de planification ont pu être proposées. Le caractère polyvalent donne a la démarche méthodologique s'est traduit par la formalisation de produits de type guide et atlas, tous deux préfigurant les systèmes d'information et d'aide à la décision utiles à la gestion intégrée de la zone côtière.

Malgré les nombreuses études qui ont été effectuées en raison des applications directes au niveau de l’érosion côtière, les processus physiques qui régissent la morphodynamique des plages nécessitent d’être mieux définis. L’objectif de ce travail est d’apporter une contribution à l’étude de ces processus à partir d’une modélisation physique bien contrôlée, menée dans un canal de 10 m de long du LOMC. Le cas particulier des plages intermédiaires selon la classification de Masselink & Short (1993) et mégatidal à marnage relatif faible est considéré. L’évolution temporelle des profils de plage est suivie par méthode acoustique. L’évolution de la surface libre au large et dans la zone de levée de la vague est enregistrée à l’aide de sondes résistives. La surface libre et le fond sableux sont suivis dans la zone de déferlement, la zone de surf et la zone de swash avec une méthode optique. L’effet de la marée sur les profils de plage a été analysé. Une barre intertidale (slip-face bar) est générée et leur processus de formation est analysé mettant en évidence le rôle de la barre subtidale et du déplacement des zones hydrodynamiques d’action au cours du cycle de marée. La dynamique du swash sur une plage mégatidale est étudiée par méthode optique. Une analyse détaillée de la dépendance du runup vis-à-vis des différentes variables est conduite. Celle-ci a permis d’identifier les paramètres les plus appropriés pour prédire le runup. Les résultats montrent qu’il est préférable d’utiliser la pente de la zone de surf et la hauteur de la houle au point de déferlement pour estimer cette grandeur. Une nouvelle formule de calcul du runup adaptée aux plages étudiées est développée
Numerous studies have been carried out on sandy beach morphology; however, the physical processes which govern beach morphodynamics need to be better defined, despite the significance of this subject in view of the direct applications for coastal erosion. The aim of the present work is to bring a contribution to the study of these processes from well controlled tests carried out in a 10 m long wave flume at LOMC laboratory with a megatidal regime simulation. The tests were performed in the intermediate regime according to the Masselink and Short (1993) classification. The temporal evolution of beach profiles was obtained using an acoustic method. The incident waves and the free surface in the shoaling zone were measured with resistive probes. The free surface and bed level in the breaker, surf and swash zones were recorded with an optical method. The effect of tides on beach profiles was analyzed. Intertidal bar identified as a slip-face bar was generated. Formation processes of this bar were analyzed. The bar is alternately exposed to swash zone processes at low tide and breaker zone processes at high tide. The intertidal bar is fronted by a subtidal bar involved in its formation. Swash hydrodynamics were investigated on a megatidal beach using an optical method. A detailed analysis of the relationship between measured runup elevations and various variables was carried out. This allowed to determine the best parameters to predict runup. The results suggested that the slope of the surf zone and the wave breaking height should be used to estimate runup. A new runup estimation formula adapted to the studied beaches was proposed

Les techniques de la télédétection thermique (TIR) ont été appliquées dans les études environnementales spécialement pour l’extraction de la température de surface. La télédétection infrarouge thermique (TIR) est la seule approche possible pour l’extraction de la température de surface (Coll & et al., 2005). De nombreux auteurs ont étudié la température de surface et ont proposé des algorithmes spécifiques pour son extraction à partir de l’image satellitale. (Abdellaoui A. , 1985a) propose un modèle de la relation température de surface-température de l’air près du sol en vue de l’extension spatiale des modèles d’analyse des paramètres de surface ; (Abdellaoui & et al., 1986) proposent un modèle global d’analyse du bilan d’énergie à l’interface sol-atmosphère qui permet d’extraire l’évolution journalière de la température de surface et de l’évapotranspiration ainsi qu’une valeur moyenne de l’inertie thermique; (Becker & Li, 1990) ont appliqué la méthode split-window sur la surface terrestre en prenant en considération l’émissivité de surface. (Sobrino & et al., 1996) ont développé un algorithme split-window pour l’estimation de la température de surface en donnant des coefficients de split-window adapté au capteur ATSR. (Gillespie & et al., 1998) ont appliqué la méthode TES qui utilise une approche de séparation de la température et de l’émissivité pour retrouver la température de surface. (Qin & et al., 2001a) ont trouvé utile de s’intéresser à une seule bande thermique en développant un algorithme mono-window pour l’extraction de la température de surface à partir des données Landsat TM6.Certains logiciels de traitement d’images classiques tels que ENVI, IDRISSI, ERDAS intègrent un module de génération d’une image température de surface en utilisant des paramètres de calibration et d’ajustement. Par ailleurs dans ces logiciels la température de surface ne représente qu’un petit élément dans un ensemble orienté surtout vers le visible. Notre objectif principal dans ce travail est d’élaborer un outil d’extraction et de traitement de la température de surface et son exploitation dans le suivi de l’évolution du paysage en nous basant sur des processus faisant intervenir la chaleur tels les îlots de chaleur ou l’assèchement par évaporation. Les algorithmes que nous développons dans ce travail utilisent un certain nombre de méthodes de calcul de la température de surface à partir des données satellitales ; ces algorithmes sont intégrés dans un module spécifique et accessible à partir d’une interface qui permet à l’utilisateur de choisir la méthode d’extraction la mieux adaptée à son étude
The techniques of thermal remote sensing (TIR) were applied in environmental studies especially for the extraction of the surface temperature. Thermal infrared (TIR) remote sensing is the only possible approach to retrieve LST (Coll & et al., 2005). Many authors have studied this parameter and proposed specific algorithms for its extraction from satellite imaging. (Abdellaoui A. , 1985a) proposed a model for the relationship of the air temperature near the ground for the spatial extension of surface-based parameters models; (Abdellaoui & et al., 1986) proposed a global analysis model of energy balance at the soil-atmosphere interface that extracts the daily changes in surface temperature and evapo-transpiration and an average value of thermal inertia; (Becker & Li, 1990) applied the split-window method on the earth's surface by taking into consideration the surface emissivity; (Sobrino & et al., 1996) have developed a split-window algorithm for estimating the surface temperature by providing split-window coefficients adapted to ATSR sensor. (Gillespie & et al., 1998) applied the TES method that uses a separation approach of the temperature and emissivity to find the surface temperature. (Qin & et al., 2001a) have found it useful to focus on a single thermal band by developing a single-window algorithm for extracting the surface temperature from Landsat TM6 Data.Some conventional image processing software such as ENVI, IDRISSI, ERDAS incorporate a module for generating a surface temperature image using the calibration and adjustment parameters. However, the surface temperature in these software represents only one small element of a set of outputs that are primarily dedicated to the visible rather than to the infrared spectrum. Our main objective in this work is to develop an extraction and processing tool for the surface temperature and its use for the monitoring of the landscape evolution. Using IDL as its image processing engine, our tool is equipped with graphical user interface and user-driven modules. The algorithms developed employ a number of methods to calculate the surface temperature based on satellite data; the interface allows the selection of the most suitable extraction method for the user’s study

Les éléments traces métalliques arrivant dans le milieu marin s’accumulent naturellement dans les sédiments. En zone portuaire, ces sédiments peuvent être remis en suspension dans la colonne d’eau par des phénomènes naturels (houles, tempêtes…) et/ou anthropiques (trafic maritime, activité de dragage). En particulier, la Méditerranée Nord-occidentale représente un lieu d’échanges maritimes conséquents, engendrant des évènements de remise en suspension d’origine anthropique fréquents, tout en étant peu soumise à l’influence des phénomènes naturels liés aux marées. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse consistaient à étudier le potentiel de remobilisation des éléments traces lors d’évènements de remise en suspension afin d’apporter des connaissances contribuant à mieux prédire et ainsi mieux gérer le risque associé. Les cinétiques de transferts des ETMMs, étudiés lors d’expérimentations en laboratoire, ont été précisées à la lumière de la variabilité des contextes portuaires. Le transfert des ETMMs durant les 5 premiers jours de remise en suspension est apparu déterminé principalement par des processus abiotiques. La compréhension de ces processus a permis d’expliquer partiellement les observations de terrain réalisées lors d’une étude d’impact d’une opération de dragage
Trace metal elements entering marine environment accumulate in the sediments. In harbor areas, sediment can be resuspended in the water column following natural (swells, storms ...) and/or anthropic events (maritime traffic, dredging activity). In particular, the Mediterranean Sea represents a significant maritime trade route, generating frequent resuspension events of anthropic origin, while being slightly subjected to the influence of natural tidal phenomena. In this context, the objectives of this thesis consisted in evaluating the potential of trace elements during re-suspension events in order to provide knowledge that would help to better predict and thus better manage the associated risk. The kinetics of trace metal elements, studied in laboratory experiments, were specified in light of the variability of harbor contexts. During the first 5 days of suspension, trace elements transfers appeared mainly determined by abiotic processes. The understanding of these processes partially explained the field observations performed during an impact study of a dredging operation

Espace marin d'interface singularisé à petite échelle par des effets de lisière perceptibles sous les angles croisés de la nature et de la société, la mer côtière est un objet géographique en construction qui pénètre depuis peu les problématiques littorales et marines en raison des pressions croissantes s'y exerçant. La genèse territoriale qui s'opère à l'interface terre/mer implique de prendre en compte les hétérogénéités structurelle et dynamique induites et d'aborder ainsi la mer côtière comme une somme d'ensembles territoriaux composites animés par des dynamiques et des formes d'expression propres, articulant et supportant des projets et des représentations variables. Un appareil théorique élaboré à partir de différentes notions et approches disciplinaires permet alors de mettre en place une démarche visant à dégager les contours et le fonctionnement de la mer côtière. Cette démarche est appliquée et testée à deux échelles qui se complètent : d'abord, au sein d'un vaste ensemble spatial franco-espagnol riche en éléments de comparaison, ensuite, par l'intermédiaire de trois zones-ateliers déterminées à partir de configurations-types articulant « pleins » et « vides » et fournissant un triple éclairage idiographique. Cette démarche permet ainsi de faire émerger une gamme de processus de construction territoriale à l'oeuvre en mer côtière, alimentant une grille de lecture des rapports nature/société et des relations entre l'endogène et l'exogène à l'interface terre/mer. À la manière des franges pionnières, la construction d'ensembles territoriaux en mer côtière apparaît dès lors comme un laboratoire privilégié d'analyse des dynamiques territoriales.

De part leur influence déterminante sur les changements globaux, les changements d'occupation et d'utilisation des sols constituent un champ de recherche extrêmement actif. Néanmoins l'étude des changements de la zone côtière de leur conséquences locales est encore relativement rare. Or le littoral connaît depuis le siècle dernier des pressions anthropiques croissantes génératrices de changements d'occupation des sols. La finalité principale de ce travail était de contribuer à la connaissance des dynamiques territoriales récentes de la partie terrestre de la zone côtière, appliquée au territoire du Pays de Brest. La méthodologie retenue s'articule autour de la classification orientée-objet d'une image satellitaire SPOT 5 d'avril 2003, et de l'utilisation de données d'occupation des sols hétérogènes (IPLI-77), pour la production d'une information sur les changements d'occupation des sols survenus dans les communes littorales du Pays de Brest entre 1977 et 2003. Le résultat de l'analyse orientée-objet entreprise sur l'image SPOT 5 permet de décrire finement l'occupation des sols en 2003, à trois niveaux de précision. Puis l'analyse combinée des deux jeux de données décrit les principales évolutions de l'occupation des sols entre les deux dates. Elle montre une artificialisation sensible, notamment aux abords de la ville de Brest et sur le littoral, et un enfrichement des terres agricoles. Enfin la formulation d'hypothèses synthétisées sous forme de variables permet de mettre en évidence quelques facteurs de l'artificialisation à cette période.

Longtemps le littoral - symbole de mort, domaine des monstres redoutables - n'est resté qu'un « territoire du vide », déserté des populations et des voyageurs. La crainte que suscite alors ce milieu, hostile et répulsif jusqu'au XVIIIe siècle, n'exige aucunement l'adoption d'un corps de règles étoffées : la justification du droit, sa finalité sociale plus particulièrement, disparaît en effet dès lors que l'espace reste exempt de toute pression anthropique. Depuis le début du XXe siècle toutefois, le phénomène de littoralisation conduit à une multiplication des conflits d'usage auxquels la règle juridique doit faire face. Ainsi la gestion rationnelle des zones côtières impose-t-elle aujourd'hui une reconnaissance juridique de la spécificité de ce territoire singulier. À échelle internationale, la nature même du littoral et ses exigences de gestion intégrée semblent pourtant difficilement saisissables par le droit. Dès lors, comme pour d'autres matières relevant de la protection de l'environnement marin, le recours à l'approche régionale s'impose comme une démarche des plus pertinentes : en témoignent les initiatives menées par le système régional méditerranéen, dont les évolutions récentes laissent présager l'adoption du premier instrument juridique supra-étatique de protection du littoral. Dans cette attente, la préservation des zones côtières relève avant tout des droits internes. Ainsi, confrontés à des pressions souvent identiques, les zones côtières restent diversement appréhendées par le droit et font donc l'objet de stratégies de gestion distincte : c'est ce que révèle l'étude des systèmes juridiques français et italien.

Les intrusions d'eau salée en zone côtière constituent une menace pour la population. Celles-ci sont particulièrement dommageables en contexte carbonaté. Nous avons étudié le récif corallien Miocène du sud-est de Majorque afin de comprendre la relation entre structure géologique et intrusion. Pour cela nous avons utilisé des méthodes multi-scalaires et multi-disciplinaires. Les mesures dans 25 forages sur l'ensemble de la plate-forme corallienne ont permis de préciser la structure stratigraphique et certains éléments de la tectonique régionale. A l'échelle du site expérimental, l'étude de la composition minérale, de la texture et de la diagenèse ont permis de caractériser l'hétérogénéité de la séquence carbonatée. Cette étude contribue à la connaissance du site le mieux documenté au monde pour l'évolution des réservoirs carbonatés récifaux, avec applications pour les intrusions d'eau salée et l'extraction des hydrocarbures
The coastal intrusion of brine threatens populations. This is particularly prejudicial in carbonate environments. We have studied the Miocene coral reef of S-E Majorca for better understanding the relation between geological structure and intrusion. For that purpose, we have used multi-scalar and multi-disciplinary methods. The measurements in 25 boreholes over the whole coral platform have allowed defining the stratigraphic structure and some elements of the regional tectonic. At the experimental site scale, the study of the mineral composition, the texture, and the diagenesis have allowed characterization of the carbonate sequence heterogeneity. This study contributes to the knowledge of the world best documented site for the evolution of carbonate reef reservoirs, with applications for brine intrusion and for hydrocarbon extraction

Les deltas et les régions côtières constituent les sources les plus importantes d'eau douce et de matière en suspension vers le plateau continental puis le large, la compréhension de leur dynamique et de leur variabilité est donc cruciale. Cette thèse vise à mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle de la dynamique estuarienne et océanique sous l'influence de forçages naturels et l'influence de cette variabilité sur le transport et devenir des sédiments le long du continuum estuaire - océan côtier du Fleuve Rouge au Golfe du Tonkin. Des observations in-situ collectées dans l'estuaire ont d'abord mis en évidence l'influence de la variabilité saisonnière et de la variabilité due à la marée sur le débit et sur le devenir des matières en suspension, en particulier le rôle du pompage tidal dans l'envasement de l'estuaire. Deuxièmement, un modèle hydrodynamique 3D réaliste, basé sur une configuration haute-résolution et un paramétrage optimisés et validés à partir de plusieurs jeux d'observations in-situ et de données satellitaires, a été utilisé pour l'étude de la circulation à l'échelle du Golfe du Tonkin. Cette configuration a préalablement été optimisée à l'aide de tests de sensibilité des solutions de marée à la bathymétrie et à la paramétrisation du frottement de fond. Les facteurs de la variabilité de cette circulation aux échelles journalière, saisonnière à interannuelle ont été identifiés. La variabilité du transport d'Ekman due à l'inversion saisonnière des vents de mousson a été identifiée comme le principal moteur de la circulation saisonnière, cette dernière pouvant être inversée (intensifiée) en été (hiver) par le passage de typhons. ENSO, l'Oscillation Arctique ou encore une forte activité cyclonique ont été identifiés comme les facteurs de la variabilité interannuelle. Des tests préliminaires avec un module de transport sédimentaire couplé au modèle hydrodynamique ont révélé l'importance, pour la représentation réaliste du transport de matière en suspension, de la composition du sédiment de fond et du paramétrage des coefficients d'érosion
Deltas and coastal regions deliver the largest inputs of freshwater and sediments to the shelf and open ocean, understanding water and sediment dynamics and variability in those regions is therefore crucial. The spatio-temporal variability of estuarine and ocean dynamics under the influence of natural forcings and their impact on sediment transport and fate was assessed along the Red River estuary - coastal ocean - Gulf of Tonkin continuum. First, in-situ estuarine observations evidenced the seasonal and tidal variabilities of flow and suspended matter, and showed in particular the role of tidal pumping in the estuary siltation. Second, a 3D realistic hydrodynamic model was set up and calibrated with various observations and satellite data. Beforehand, a high-resolution model configuration was implemented and optimized with sensitivity tests of the Gulf of Tonkin's tidal components to bathymetry and various bottom friction parameterizations. Third, the resulting optimized configuration was used to study the large scale Gulf of Tonkin circulation at daily, seasonal and interannual scales, and to identify the drivers of their variabilities. Ekman transport variability due to monsoon winds reversal drives the seasonal circulation, which can be reversed in summer by episodic typhoon events and intensified in winter. ENSO, strong typhoon activity and Arctic Oscillation have been identified as drivers of the interannual circulation variability. Lastly, preliminary tests with a sediment transport module coupled with the hydrodynamics model revealed the importance of the seabed composition and of the parameterization of the erosion coefficients

Une approche multidisciplinaire a été menée à Douala, mégapole côtière tropicale humide (Cameroun, Afrique de l’Ouest) qui subit déjà certains changements environnementaux dus à la croissance démographique, à l’urbanisation et à l’industrialisation. Nous avons cherché à identifier les processus hydrologiques impliqués dans ce site particulier, qui enregistre environ 4 m de précipitations / an et qui reçoit des pluies en continue tout au long de l'année. De plus, comme il est bien connu que les modifications d’utilisations des sols peuvent influer profondément sur l'hydrologie, nous devons améliorer notre compréhension des processus hydrologiques clés dans ces zones tropicales humides. Pour répondre à cette problématique, nous nous concentrons sur les flux d’eau à travers la zone critique (continuum surface du sol – atmosphère – sous-sol) au moyen de données isotopiques et chimiques issues de la vapeur d’eau, des précipitations et des eaux souterraines.En ce qui concerne les flux atmosphériques, les résultats mettent en évidence une influence des conditions météorologiques à grande échelle sur la composition en isotopes stables des précipitations locales. Les processus classiques (thermodépendance, effet de masse, recyclage continental) observés ailleurs ne s’appliquent pas à la région de Douala. L'intensité de la convection en amont et la taille des systèmes convectifs contrôlent les variations mensuelles et journalières des teneurs en isotopes dans les précipitations. Nous avons également mis en évidence que le développement des nuages en altitude, dus à une forte convection, provoque un appauvrissement des pluies en isotopes lourds. Par ailleurs, on note que la signature isotopique des pluies à Douala est similaire à celle de la vapeur d’eau, ce qui signifie un manque d’effets de post-condensation.En couplant ce signal isotopique des précipitations à celui des eaux souterraines, nous montrons que l'aquifère Mio-Pliocène de Douala est rechargé localement par les eaux de pluie et que cette recharge a lieu préférentiellement d'avril à août et en novembre. Il n'y a pas de processus de fractionnement lors de l'infiltration d'eau de pluie. Les isotopes stables dans les eaux souterraines soulignent l'existence de différents réseaux d'écoulement au sein de cet aquifère multicouches. Les eaux issues du réseau d’écoulement profond semblent correspondre à une eau souterraine avec un temps de séjour plus long comparé à une celle circulant dans les couches superficielles. Les informations obtenues par les isotopes sont similaires à celles fournies par les données hydrométéorologiques et piézométriques. La recharge de l'aquifère varie entre 892,6 mm et 933,6 mm/an. Les eaux de pluie s'infiltrent à haute altitude, puis coulent sous terre avec une vitesse estimée à 1,96 m/jour, avant d'atteindre l’estuaire. Les données sur la chimie viennent renforcer ces résultats. La minéralisation de l'eau augmente clairement le long d'un chemin d'écoulement conduisant l'eau de la zone de recharge (haute altitude) vers la zone de décharge (estuaire). Les concentrations en ions majeurs sont en partie contrôlées par l'intensité des précipitations au travers de l'effet de dilution, les processus d'interaction eau-roche et les activités humaines.[...]Au regard de tout ce qui précède, cette thèse fournit de nouvelles informations sur l'hydrologie tropicale et des outils pour gestion globale des ressources en eau de Douala
A multidisciplinary approach was carried out in Douala, a humid tropical coastal megacity (Cameroon, West Africa) which already experiences some environmental changes due to population growth, urbanization and industrialization. We aimed at identifying the hydrological processes involved in this peculiar site, which records approximately 4 m of rainfall/year and undergoes almost continuous rainfall during year. Moreover since it is well known that modifications in land uses may profoundly influence hydrology, we need to improve our understanding on key hydrological processes in such tropical humid. To answer this question, we focus on water fluxes across the critical zone (land–atmosphere-subsurface continuum) through isotopic and chemical data from water vapour, rainfall and groundwater.Concerning atmospheric fluxes, results highlight an influence of large scale meteorological conditions on precipitation stable isotope composition. Classical processes (thermo-dependency, amount effect, continental recycling) observed elsewhere cannot be applied in Douala region. The intensity of upstream convection and the size of convective system mostly impact monthly and daily rainfalls. We also put in evidence that extended clouds in altitude, due to strong convection, provoke depleted precipitation in heavy isotopes. Moreover, the isotopic signature in rainfall is similar to that of water vapour, thus meaning a lack of post-condensational effects.By coupling this isotopic signal of precipitation with that of groundwater, we show that the Mio-Pliocene aquifer in Douala is recharged locally by rainwater and that this recharge occurs preferentially from April to August and November. There is no fractionating process during the infiltration of rainwater. Stable isotopes in groundwater highlight the existence of different flow paths within this multi-layered aquifer. We identified a deep flow path that mays correspond to groundwater with long residence time compared to shallower ones. Information obtained by the isotopes is similar to that provided by hydro-meteorological and potentiometric data. The aquifer recharge varies between 892.6 mm and 933.6 mm/year. Rainwater infiltrates at high altitudes, then flows underground with a velocity estimated to 1.96 m/day, before reaching the estuary. Groundwater chemistry enforces these findings. Water mineralization clearly increases along a flow path conducting water from the recharge zone (high altitudes) to the discharge area (estuary). Concentrations in main ions are partly controlled by rainfall intensity through the dilution effect, water-rocks interactions processes and human activities.The impacts of these human activities on groundwater quantity and quality, but also, on a more general way on climatic changes within the region, have been then deeply investigated. The results show that there is a widespread degradation of groundwater quality due to anthropogenic activities, leading also to seawater intrusion in some coastal megacities of West Africa. Groundwater deterioration tends to be emphasized by climate change (through an increase in CO2, increase in air temperatures and slight increase in precipitation amount).Finally this thesis provides new insights for tropical hydrology and key management tools to Douala water resource managers.Keywords: Douala, Rainwater; Mio-Pliocene groundwater; stable isotopes; major ions; upstream convection; anthropogenic activities, critical zone

Ce dossier d'Habilitation à Diriger des Recherches comprend trois volumes :

- Un résumé du parcours scientifique, présenté sous la forme d'un rapport d'activité, incluant les actions d'enseignement et la liste des productions bibliographiques,
- Un recueil des publications les plus représentatives, présenté par thématique,
- Une synthèse concernant la contribution des SIG à la connaissance et à la gestion de l'environnement littoral. Les éléments présentés dans cette synthèse sont les suivants.

En 1992, la seconde Conférence des Nations Unies pour l'Environnement et le Développement (CNUED, Rio) mettait l'accent sur la dimension planétaire de nombreux phénomènes écologiques et sur la nécessité d'en accroître la connaissance, d'améliorer la gestion des ressources et d'assurer la protection de l'environnement notamment contre les risques naturels et technologiques. Les zones côtières étaient alors reconnues comme des espaces extrêmement sensibles où les effets perturbateurs de l'homme sont parfois irréversibles, à l'image des pays en voie de développement où les littoraux subissent depuis quelques années un accroissement rapide de la population provoquant des mutations territoriales de grande ampleur. Cette conférence réaffirmait de ce fait l'intérêt du concept de « gestion intégrée des zones côtières » proposé au début des années 1970 par la Convention de Ramsar et l'US Coastal Zone Management Act, qui exprime le besoin d'agir collectivement sur les processus naturels et anthropiques susceptibles de menacer le maintien durable de la qualité de l'environnement et des activités qui s'y déroulent.
Mais comment gérer cet espace complexe sans une connaissance approfondie de son fonctionnement et de son évolution ? C'est à ce niveau que la contribution des scientifiques peut s'exprimer. En effet, le fonctionnement de la zone côtière repose sur une multitude de variables physiques, naturelles et socio-économiques en interaction, agissant sur une gamme scalaire et temporelle relativement large et dont la compréhension implique de multiples compétences scientifiques. Ce contexte pluridisciplinaire ne facilite pas la production d'une vision synthétique des processus, puisque les disciplines académiques fournissent souvent des points de vue différents d'une même réalité. De plus, il nécessite la mise en œuvre de méthodes et d'outils technologiques adaptés au stockage, à l'analyse et à la représentation de données de source et de nature diverses. L'ensemble de ces contraintes pourrait être en partie à l'origine de l'intérêt tardif de la communauté scientifique pour les zones côtières. En effet, il ne s'est développé qu'à partir des années 1980, comme l'atteste la mise en place de programmes et de réseaux de recherche nationaux et internationaux. Cependant, malgré des résultats scientifiques importants notamment sur l'approche théorique de la gestion de la zone côtière, la difficulté à développer l'ouverture pluridisciplinaire nécessaire persiste. La complexité des processus en cause, l'éparpillement des compétences et des données dans un vaste champ disciplinaire et dans de multiples institutions, en sont en grande partie responsables. Si on se réfère à l'expérience internationale dans ce domaine, il semble acquis que les avancées les plus significatives concernant la prise en compte des conditions écologiques se sont notamment appuyées sur les systèmes d'information géographique (SIG). Outils scientifiques et techniques, ils établissent un lien tangible entre les différents compartiments du système étudié et synthétisent l'ensemble des progrès conceptuels et techniques réalisé dans le domaine de l'information géographique. Par leurs capacités de stockage, d'analyse et de représentation de l'information spatialisée, ils concourent à améliorer la connaissance du fonctionnement global des écosystèmes et contribuent aux réflexions des décideurs. Utilisés en synergie avec la télédétection et la géodésie spatiale, actuellement en plein essor, ils peuvent offrir un certain nombre d'atouts dans trois domaines d'application : l'aménagement et la gestion des territoires, l'appui à la recherche et au développement, et la planification des activités. Néanmoins, il apparaît après une décennie d'utilisation dans différents domaines d'application que les conditions du succès de leur mise en œuvre sont dépendantes non seulement de paramètres techniques et économiques, mais aussi sociaux, organisationnels et spatiaux.

La première partie de cette synthèse pose le contexte géographique et méthodologique dans lequel s'inscrivent les applications géomatiques développées en mer d'Iroise et pour lesquelles des perspectives de recherche sont envisagées. Elle aborde différentes notions et propose un état de l'art concernant l'environnement littoral, les principes de gestion intégrée des zones côtières et les systèmes d'information géographique.
L'environnement littoral est présenté dans ses limites géographiques et ses composantes thématiques comme un espace sensible et complexe où différents paramètres interférent, justifiant l'intérêt d'une multitude d'acteurs. L'attrait des sociétés humaines pour cet espace d'une grande richesse entraîne une pression sur la ressource et des conflits d'usage que la gestion intégrée de la zone côtière se propose de résoudre.
Ce concept qui s'est développé depuis les années 1970 s'exprime par différentes actions politiques et scientifiques. Néanmoins, il apparaît que cet intérêt récent d'une communauté internationale composite se traduit par des visions et des approches différentes qu'il est parfois difficile de concilier dans le contexte pluridisciplinaire inhérent à la mise en œuvre d'un projet de gestion intégrée. C'est à ce niveau que l'utilisation des méthodes géomatiques peut contribuer à développer une approche territoriale et écosystémique de la zone côtière.
Les systèmes d'information géographique sont présentés selon différents points de vue qui leur attribuent communément un rôle déterminant dans la gestion, l'analyse et la représentation de l'information géographique et dans l'aide à la décision qu'ils peuvent procurer. Leurs apports aux sciences environnementales et comme support à la gestion des territoires sont discutés. S'ils produisent des résultats intéressants dans différents domaines, il apparaît qu'ils sont encore peu utilisés sur le littoral et encore moins dans des projets finalisés basés sur des approches pluridisciplinaires.

La seconde partie de ce mémoire décrit les composantes et les applications d'un SIG consacré aux espaces littoraux de la mer d'Iroise, développé depuis une dizaine d'années dans un laboratoire universitaire. Il est mis en œuvre avec deux objectifs complémentaires. Le premier est de contribuer aux recherches menées sur le fonctionnement et l'évolution d'un écosystème complexe, et le second est de procurer aux gestionnaires des éléments concrets permettant de faciliter leurs prises de décision. Ce système d'information géographique offre une plate-forme d'informations géospatiales suffisamment riche des points de vue thématique, temporel et scalaire, pour permettre la mise en œuvre de diverses applications scientifiques en relation étroite avec des objectifs de gestion de l'environnement. Afin d'illustrer les possibilités du système, trois applications menées selon une approche écosystémique sont présentées.
L'analyse des changements d'occupation et d'utilisation des sols d'une île habitée est réalisée selon les perspectives scientifiques du programme international « Land Use and Land Cover Changes » de l'IGBP (International Geosphere Biosphere Program). Elle synthétise les changements territoriaux intervenus depuis 1844 sur l'île d'Ouessant, met en évidence le rôle actuel d'une activité traditionnelle, l'élevage du mouton, dans l'entretien des milieux semi-naturels et propose des scénarios prospectifs d'évolution de la végétation en relation avec différentes hypothèses de développement du cheptel ovin.
Concernant l'étude des dynamiques de la végétation des îlots marins protégés, la démarche vise à proposer une méthode d'évaluation des changements du tapis végétal afin de procurer un outil synthétique aux gestionnaires, pouvant servir à l'élaboration de comparaisons entre différents sites d'un réseau d'espaces protégés, au niveau national. Les résultats acquis sur un ensemble représentatif d'îlots marins en réserve, mettent spatialement en évidence les changements intervenus en une décennie, en relation avec différents facteurs anthropo-zoogènes, et fournissent une évaluation synthétique des dynamiques en cours, à l'échelle du réseau.
L'habitat d'une espèce marine d'intérêt patrimonial est étudié dans le cadre du projet européen « Tursiops, réseau atlantique des grands dauphins côtiers ». En dépit du peu d'informations environnementales disponibles, la recherche menée en mer d'Iroise permet de préciser les caractéristiques physiques du domaine vital des animaux, de réaliser une synthèse de la morphologie des fonds sous-marins susceptibles d'expliquer la distribution des groupes résidant et de proposer une approche par modélisation de l'habitat potentiel.

Au vu des résultats présentés, la démarche géomatique entreprise au sujet de la mer d'Iroise paraît fructueuse tant dans le domaine de la connaissance du fonctionnement et de l'évolution de l'écosystème que dans celui de l'aide à la gestion de la zone côtière. Néanmoins, il apparaît que l'utilisation du système est limitée sur certaines problématiques du fait de l'indisponibilité de nombreuses données et de méthodes d'analyse peu adaptées à l'étude de certains processus environnementaux. La troisième partie de ce mémoire dresse un constat critique de l'apport et des limites du SIG mis en place en termes d'état des connaissances, d'analyse des processus et d'aide à la gestion. Les nouvelles méthodes géomatiques d'acquisition de données à haute résolution spatiale ainsi que le couplage des systèmes d'information géographique avec des plates-formes de modélisation sont présentés comme des perspectives méthodologiques prometteuses en vue du suivi à long terme et de la représentation des processus dynamiques. Ces méthodologies seront appliquées aux recherches en cours sur la zone côtière finistérienne. En outre, il apparaît que le SIG mis en œuvre, s'il veut répondre aux objectifs de compréhension du fonctionnement de l'écosystème et d'aide à la gestion intégrée, fixés au préalable, doit s'intégrer à un outil pluridisciplinaire fondé sur des méthodes complémentaires. Dans un tel dispositif, la télédétection permettrait d'alimenter les bases d'information géographique par des variables pertinentes, relatives notamment au milieu marin, en complément des échantillons acquis in situ et des bases de données existantes. Celles-ci seraient utilisées pour calibrer et valider les modèles qui seraient utilisés pour explorer la dynamique de l'écosystème et quantifier les processus en intégrant une large part des interactions entre les différents facteurs. En permettant leur organisation en un système cohérent, le SIG offrirait les moyens de coupler efficacement les données acquises par ces différentes méthodes et fournirait des outils d'analyse spatiale et de représentation. Enfin, des interfaces et des modules spécialisés d'aide à la décision compléteraient le système de manière à en faciliter l'accès à différents niveaux d'utilisation et à le rendre opérationnel dans le contexte d'une gestion intégrée de la zone côtière finistérienne.


Concernant l'environnement littoral de la mer d'Iroise, la nécessité de disposer d'un outil fédérateur susceptible de rassembler différentes composantes du système et donc des compétences et des points de vue variés, ainsi que des méthodes d'analyse et de représentation efficaces est apparue voici une dizaine d'années. A cette époque, les méthodes géospatiales de fourniture et de traitement de données telles que les SIG, la télédétection, l'analyse spatiale, la modélisation s'imposaient comme un formidable potentiel pour l'étude des changements par leur capacité à fournir des éléments de réflexion et de synthèse. L'appropriation de cette nouvelle technologie par les géographes s'est fondée sur des bases théoriques rigoureuses, originales et somme toute attractives pour un bon nombre d'acteurs, praticiens ou théoriciens de l'environnement s'intéressant aux problématiques d'une zone côtière exemplaire, de par ses caractéristiques et ses évolutions. La problématique globale s'est donc nourrie d'approches spécifiques illustrant quelques facettes de la complexité de la zone côtière. La démarche écosystémique qu'elles sous-tendent s'inscrit dans une triple perspective spatiale, temporelle et pluridisciplinaire. Si ces deux premières composantes relèvent sans aucun doute de la pratique traditionnelle en Sciences Humaines, la connotation pluridisciplinaire des recherches menées est plus actuelle. De fait, l'évolution de la pratique scientifique combinée à l'étude d'un espace complexe d'interfaces géographiques implique nécessairement de positionner la réflexion aux marges de différentes disciplines qui deviennent alors complémentaires. On atteint ainsi une conception transversale de la recherche, aux limites des champs académiques traditionnels, où les Sciences de l'Homme et de la Société peuvent occuper une place à part entière aux côtés des Sciences de la Vie, des Sciences de l'Univers et des Sciences de l'Information et de la Communication.

Les systèmes côtiers, où le transport sédimentaire est perturbé par les aménagements côtiers sur la côte et l’avant côte, fournissent généralement d'excellents exemples permettant de mettre en lumière ces liens. Cela est faisable lorsque l’ensemble des données bathymétriques d’avant-côte, qui ne sont pas toujours disponibles, sont recueillies au fil du temps. La baie et la ville d'Agadir forment ensemble un des pôles de développement économique le plus important de la côte atlantique du Maroc. En utilisant une approche méthodologique basée sur la modélisation de la houle et des courants, le différentiel de levées topo-bathymétriques, la détermination de l’évolution du trait de côte et le suivi topographique de la zone intertidale, nous mettons en évidence les liens étroits entre les variations des petits fonds et la ligne du trait de côte. Ces liens impliquent à la fois les voies de transport cross-shore et longshore, les variations du budget sédimentaire et la détermination de cellules sédimentaires. Nous avons également suivi l’évolution morphologique de la zone intertidale de la baie en réponse à huit tempêtes qui ont lieu entre Janvier 2014 et Mars 2014. Les résultats obtenus par les simulations numériques montrent que les deux premières tempêtes sont responsables des changements morphologiques majeurs au niveau de la zone intertidale
Coastal systems where sediment transport is perturbed by engineering interventions on the shoreline and shoreface commonly provide fine examples liable to throw light on these links. This is especially so where shoreface bathymetric datasets, which are generally lacking, are collected over time, enabling more or less fine resolution of the meso-scale coastal sediment budget. Agadir Bay and the city of Agadir together form one of the two most important economic development poles on the Atlantic coast of Morocco. Using a combined methodological approach based on wave–current modelling, bathymetric chart-differencing, determination of shoreline fluctuations, and beach topographic surveying, we highlight the close links between variations in the bed of the inner shoreface and the bay shoreline involving both cross-shore and longshore sand transport pathways, sediment budget variations and new sediment cell patterns. This work discusses also the morphological changes and evolution of Agadir Bay beach (Morocco) in response to eight storms between January 2014 and March 2014. A comparison is carried out of the evolution and variability of the beach in a sector of the bay protected by the commercial harbour of Agadir relative to a sector down drift of the harbour that is more exposed to waves, and changes affecting the beach following these storms are examined. Wave influence is evaluated using numerical simulations. The results show that despite being of relatively low intensity, the two first storm events, and especially storm 1, are responsible for major beach morphological changes

Les zones côtières représentent un enjeu majeur en termes d’activités économiques et de préservation d’un bon état chimique et écologique du milieu naturel. Si à l’échelle globale (mer ou océan) les flux de contaminants notamment les éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM) sont relativement bien étudiés et décrits, ce n’est pas le cas des zones plus enclavées à une échelle plus locale. La rade de Toulon qui possède une morphologie semi-fermée est entourée d’une métropole importante (450 000 habitants) avec une forte activité anthropique (premier port militaire en France, ports civils, transport de passagers, aquaculture, …). Ces activités présentes et passées comme la deuxième guerre mondiale, ont conduit à une forte contamination sédimentaire ainsi qu’un fort gradient de concentrations en ETMM entre le Sud de la grande rade, connecté à la mer Méditerranée, et les parties les plus enclavées de la petite rade. Dans ce contexte de zone côtière contaminée, l’objectif de ce travail est d’évaluer la contribution des apports fluviaux et atmosphériques en ETMM à la rade de Toulon. Le mode d’échantillonnage proposé associant des capteurs de terrain, des pièges à particules et des prélèvements ponctuels différenciés entre l’étiage et la crue ont permis d’obtenir une chronique d’apports en ETMM prenant en compte la variabilité météorologique. Les résultats montrent que les apports en ETMM par les rivières (Las et Eygoutier) sont prépondérants durant les crues et dans la fraction particulaire et, sont plus particulièrement préoccupant pour le cuivre et le zinc qui dépassent les seuils réglementaires. Dans le Las, l’apport prépondérant reste cependant le cuivre dissous durant les crues. Dans l’Eygoutier, les valeurs obtenues sont inférieures aux mesures précédemment réalisées en 2004. Les apports en étiage sont largement minoritaires et des teneurs élevées en cadmium et mercure dans les particules ont été mesurées sans pouvoir identifier leur source. Les apports atmosphériques en ETMM sont dominés par la fraction particulaire avec des teneurs dépassant les seuils réglementaires d’un facteur 2 à 4 en cuivre, plomb et zinc. A l’échelle de la rade, les apports fluviaux restent supérieurs aux apports atmosphériques pour tous les ETMM. En faisant un bilan sur l’ensemble de la rade et en prenant en compte les autres sources existantes (ports, ruissellement, stations d’épuration, diffusion sédimentaire), la contribution des apports fluviaux et atmosphériques est estimée à 4 % pour le mercure, autour de 30 % pour le cuivre et le cadmium et près de 70 % pour le plomb et le chrome. Le bilan des flux d’ETMM dans la rade conduit à décrire la rade comme une source de contamination pour la mer Méditerranée. Ceci est confirmé par l’export net calculé pour le plomb, le mercure ou le cadmium tandis que pour le cuivre et le nickel des sources manquantes restent à être déterminées pour confirmer l’hypothèse. Pour le zinc et l’arsenic, la trop grande variabilité empêche de conclure car, ces estimations nécessitent d’être affinées
Coastal areas represent a major issue in terms of economic activities and preservation of a good chemical and ecological status of the natural environment. If on a global scale (sea or ocean) the flow of contaminants, especially trace metals and metalloids (TMM) are relatively well studied and described, this is not the case for more enclosed areas on a more local scale. The Toulon Bay, which has a semi-closed morphology, is surrounded by a large urban area (450 000 inhabitants) with a strong anthropic activity (first military port in France, civil ports, passenger transport, aquaculture, ...). These present and past activities, such as the Second World War, have led to a strong sedimentary contamination as well as a strong gradient of concentrations in TMM between the South of the large bay, connected to the Mediterranean Sea, and the most enclosed parts of the small bay. In this context of contaminated coastal zone, the objective of this work is to evaluate the contribution of the fluvial and atmospheric contributions in TMM to the Toulon Bay. The proposed sampling method associating field sensors, particle traps and punctual sampling differentiated between base flow and flood allowed to obtain a chronicle of TMM inputs considering the meteorological variability. The results show that the inputs of TMM by the rivers (Las and Eygoutier) are preponderant during floods and in the particulate fraction and are more particularly worrying for copper and zinc which exceed the regulatory thresholds. In the Las, the preponderant contribution remains however the dissolved copper during the flood. In the Eygoutier, the values obtained are lower than the measurements previously carried out in 2004. Base flow inputs are largely in the minority and high levels of cadmium and mercury in the particles were measured without being able to identify their source. Atmospheric inputs of TMM are dominated by the particulate fraction with levels exceeding the regulatory thresholds by a factor of 2 to 4 for copper, lead and zinc. At the bay scale, river inputs remain higher than atmospheric inputs for all the TMM. By making a balance on the whole of the bay and by considering the other existing sources (ports, runoff, wastewater treatment plant, sedimentary diffusion), the contribution of river and atmospheric inputs is estimated at 4% for mercury, around 30% for copper and cadmium and nearly 70% for lead and chromium. The balance of TMM inputs in the bay leads to describe the bay as a source of contamination for the Mediterranean Sea. This is confirmed by the net export calculated for lead, mercury, and cadmium, while for copper and nickel missing sources remain to be determined to confirm the hypothesis. For zinc and arsenic, too much variability prevents conclusions being drawn, and these estimates need to be refined

La zone côtière marseillaise présente de forts contrastes. Elle est soumise à de nombreux apports en nutriments et matière organique par le Rhône, les rejets urbains (Marseille) et l'atmosphère. L'objectif de ce travail était de développer, valider et utiliser un modèle tridimensionnel couplé physique-biogéochimique afin d'étudier la réponse de l'écosystème aux différents forçages hydrodynamiques (upwelling, tourbillon anticyclonique marseillais, intrusion du Courant Nord...) et notamment la modulation des apports naturels et anthropiques associés. Le développement du modèle a permis de mettre en évidence la nécessité de bien représenter l'hydrodynamique et les rejets terrestres plutôt que d'augmenter la complexité du modèle biogéochimique dans cette zone côtière. L'étude des simulations réalistes, d'images satellites et de mesures issues de campagnes en mer a fourni des informations sur les caractéristiques spatiales et temporelles de la zone côtière. Cette zone présente des variations saisonnières très marquées, ainsi qu'une forte variabilité journalière due à une succession de forçages hydrodynamiques et terrestres très intenses et de courte durée. Les informations acquises au cours de cette thèse, notamment grâce au calcul de bilans de matière, ont permis de proposer une hiérarchisation de l'impact des évènements étudiés sur la biogéochimie à l'échelle de la baie de Marseille et de la zone côtière. Finalement, les forçages hydrodynamiques ont comme principal effet d'exporter les perturbations anthropiques et terrigènes au large ce qui permet de maintenir l'état oligotrophique dans une majeure partie de la zone côtière, hormis à proximité de l'embouchure du Rhône
Marseille coastal zone is a contrasted area which is submitted to many inputs of nutrients and organic matter by the Rhone, by discharges from the Marseille city and the atmosphere. The objective of this study was to develop, validate and use a 3D coupled physical/biogeochemical model to study the impact of different hydrodynamic forcings (upwelling, anticyclonic eddy (ME), intrusion of the Northern Current ...) on the ecosystem, in particular the modulation of natural and anthropogenic inputs by these forcings. In this coastal zone, model development highlighted that improving the accuracy of hydrodynamics and terrestrial input was more benefit rather than complicating the biogeochemical model. Comparison with field measurements showed that even if the model have some defaults, it reproduces well enough chlorophyll-a and nutrients. The study of realistic simulations, satellite images and sea campaigns measurements provided information on the spatial and temporal characteristics of this coastal zone. This area is characterized by seasonal variations, but also by a strong daily variability due to very intense and short-lived hydrodynamic and terrestrial forcings. The information acquired during this thesis, including through the use of mass budgets, allowed to propose a hierarchy of the impacts on the biogeochemistry of the studied events occurring across the Bay of Marseilles and the coastal zone. Finally, hydrodynamic forcings appeared to mainly export the anthropogenic and terrigenous inputs offshore which maintained the oligotrophic state in most of the coastal zone, except near the mouth of the Rhone River