Climate signals in coastal morphodynamics observed from optical satellite imagery

Observation de l'influence de la variabilité climatique sur la morphodynamique côtière à partir de l'imagerie satellitaire optique L'évolution des côtes sableuses, soumises à une large variétés de pressions naturelles et anthropiques, demeure encore mal comprise à l'échelle globale. Parallèlement, l'essor de l'observation de la Terre par satellite offre un accès sans précédent à des données spatio-temporelles étendues, ouvrant de nouvelles perspectives pour l'analyse de la morphodynamique côtière.Dans ce contexte, cette thèse vise à mieux comprendre la dynamique des côtes sableuses à l'échelle mondiale à travers l'étude de l'évolution du trait de côte, ligne d'interface terre/mer, sur plusieurs décennies, en lien avec les modes de variabilité climatique. À cette fin, une chaîne de traitement automatisée a été développée en Python, pour extraire, traiter et analyser les images des missions Sentinel-2 et Landsat (5, 7, 8, 9). Combinant plusieurs indices spectraux et méthodes de seuillage, elle permet l'application systématique d'approches personnalisables.1) Une validation sur huit sites ateliers met en évidence une forte dépendance de la précision des mesures aux conditions environnementales locales. Les sites macro-tidaux, en particulier, présentent une sensibilité accrue aux méthodes utilisées, générant des séries temporelles de positions du trait de côte plus bruitées. Cette hétérogénéité a permis d'établir des lois empiriques liant l'erreur de détection à la pente de plage et l'amplitude de marée, offrant un cadre pour évaluer la fiabilité des observations dans des zones dépourvues de données de terrain.2) L'outil a ensuite été appliqué à la façade pacifique nord-américaine pour produire un jeu de données couvrant 25 ans (1997-2022). L'analyse met en évidence des variations saisonnières marquées selon la latitude, avec des excursions du trait de côte dépassant 25 m dans les états de Washington et Oregon, contre moins de 10 m au sud de la Californie. Ces fluctuations sont fortement corrélées à la puissance des vagues dans le nord de la région, tandis qu'en Basse-Californie, elles sont davantage liées aux variations du niveau de la mer. À l'échelle interannuelle, les réponses morphodynamiques varient selon les régions : au sud, les variations sont modérées et concentrées lors des épisodes ENSO (El Niño Southern Oscillation), alors qu'au nord, les réponses sont plus complexes et moins systématiques. Cette étude souligne l'influence spatiale différenciée d'ENSO, qui module la trajectoire et l'intensité des tempêtes hivernales, affectant les dynamiques d'érosion.3) Une étude complémentaire approfondit ensuite la compréhension du trait de côte en se basant sur des données de terrain sur quatre sites pour étudier l'évolution des profils de plage intertidaux à l'aide de méthodes statistiques. Cette étude permet d'identifier une dynamique structurées autour de deux mécanismes principaux : la translation du profil intertidal et l'évolution de sa pente. Cette étude intérroge la nature ambivalente du trait de côte, qui peut être appréhendé soit comme un indicateur purement morphologique - défini comme l'intersection entre une élévation donnée et le profil de plage -, soit comme un indicateur hydro-morphologique, dont la position intègre les variations spatio-temporelles du niveau d'eau liées aux forçages climatiques. Ces deux conceptions impliquent des dynamiques distinctes, compliquant davantage l'interprétation de l'évolution du trait de côte, qui elle même n'est qu'un indicateur de l'évolution globale de la plage.Enfin, cette thèse ouvre des perspectives concrètes pour la surveillance côtière à grande échelle, en proposant une méthodologie reproductible qui s'imbrique dans d'autres axes d'observations et de modélisations de la hydro-morphodynamique côtière, permettant de mieux comprendre et anticiper les évolutions littorales et d'appuyer la prise de décision dans un contexte de changement global.