Adaptation de la morphologie des plages au changement des vagues : une étude combinant expériences de laboratoire et observations de terrain

Beachface adaptation to waves change : a combined study of field observations and laboratory experiments Dans le contexte de la dynamique et des risques côtiers, la modélisation de l'évolution de la zone proche littorale et plus particulièrement du mouvement du trait de côte, qu'ils soient induits par des causes naturelle ou humaine, est devenue un enjeu majeur. Deux des principaux défis de cette modélisation sont : 1) la complexité du couplage entre l'hydrodynamique fortement non-linéaire et instationnaire associée à l'impact des vagues sur la plage et le transport des sédiments induit par ce forçage et 2) la nature fortement multi-échelle des processus physiques, à la fois temporellement et spatialement. La zone de jet de rive, autour du trait de côte, est le lieu de transfert de sable entre la zone sèche et l'océan agissant sur le mouvement apparent du littoral. L'amélioration de la modélisation proche littorale doit donc passer par une meilleure compréhension et description de la dynamique hydro-sédimentaire dans cette zone. En se concentrant sur la zone de jet de rive, cette thèse propose de simplifier ces systèmes complexes hydro-sédimentaires grâce à une étude combinée d'expériences en laboratoire et d'analyses de données sur le terrain. Ce travail se focalise sur la description de la zone proche littorale par une approche simplifiée, basée sur une analyse physique adimensionnelle qui caractérise le rôle de la zone de jet de rive dans les environnments de plages à terrasse. Ces dernières sont présentes dans différents environnements côtiers, tels que les récifs coralliens, les récifs rocheux et les plages de sable. Le travail se concentre plus particulièrement sur le Nombre de Dean (Ω) en tant que paramètre de contrôle de la dynamique de la zone de jet de rive, comme souvent fait pour décrire la morphologie globale des états de plage. L'étude analyse deux jeux de données de haute qualité provenant de deux environnements de plages à terrasse en utilisant une description simplifiée des système proches du littoral, révélant une corrélation significative entre le nombre de Dean (Ω) et la pente du haut plage (β). De plus, un dispositif de laboratoire à petite échelle a été développé pour quantifier la réponse de haut des plages aux variations des vagues dans des environnements de plage à terrasse. Par cette approche combinée, le projet s'articule autour de la notion d'équilibre de la zone de jet de rive dans le plan transverse au trait de côte pour un forçage hydrodynamique et un volume de sable donnés, et de la transition vers un nouvel état d'équilibre lorsque ces paramètres sont modifiés. L'étude a conduit à une nouvelle classification et description de l'ajustement rapide de la pente de haut de plage dans des régimes de déficit sédimentaire, en établissant une nouvelle interprétation du Nombre de Dean comme une combinaison de la cambrure des vagues et du Nombre de Rouse. Cette nouvelle classification distingue les environnements de plages à terrasse en 1) plages dominées par la zone de jet de rive (swash-dominated) : où les valeurs d'ajustement rapide de la pente de haut de plage sont associées au forçage des vagues offshore et 2) plages dominées par la zone de surf (surf-dominated) : où les valeurs d'ajustement rapide de la pente de haut de plage sont fortement influencées par la dynamique de la zone de surf. Finalement, la caractérisation des états de transition de la pente de haut de plage lors de sa migration vers son état d'équilibre a conduit au développement d'un dispositif qui tient compte des apports de sédiments et étudie le système en excédent sédimentaire, laissé pour les travaux futurs. En conclusion, cette thèse apporte de nouvelles perspectives sur la compréhension du concept d'ajustement rapide et des états de transition des profils de plage dans les environnements de plages à terrasse, et pose les bases pour de futures recherches dans ce domaine.