Conditions hydrodynamiques durant l’hiver 2013-2014 à la pointe de Gatseau

Le niveau marin et le climat de vague a été modélisé au large du site de Gatseau sur la période couvrant l’hiver 2013-2014 (du 01/12/2013 au 15/03/2014, Fig. 3.9). Pendant cet hiver, 4 périodes de marée de vives eaux ont pu être observées, avec des niveaux d’eau astronomiques atteignant ou excédant 2,5 m au-dessus du niveau moyen au marégraphe de la Cotinière (15 km au Nord du site d’étude, sur la côte Sud-Ouest de l’île d’Oléron). Pour référence, les niveaux astronomiques atteints à la Cotinière par coefficient de marée de 120 atteignent 2,75 m au-dessus du niveau marin moyen. Les modèles ont pu reproduire les tempêtes mentionnées dans la section 3.2.2. Les surcotes générées par ces tempêtes, mesurées au port de la Cotinière, n’ont été que modérées, avec des valeurs maximum de 0,5 à 0,7 m. Par comparaison, la surcote associée à la tempête Xynthia (en février 2010) a

Page 154 atteint 1,45 m dans le port de la Cotinière (Bertin et al., 2015). Durant cet hiver, les niveaux d’eau ont atteint 10 fois des hauteurs situées entre 2,5 et 2,8 m au-dessus du niveau moyen, pendant des marées hautes de vives eaux, au niveau de ce marégraphe. Ces valeurs de niveaux d’eau sont inférieures d’environ 1 m au niveau d’eau atteint pendant la tempête Xynthia, toujours au même endroit (Bertin et al., 2015).

Les vagues modélisées ont été comparées aux vagues mesurées au niveau de la bouée Gascogne située au sommet d’une colonne d’eau de 4500 m (5,00° W ; 45,23° N ; Fig. 3.10). Cette comparaison montre une très bonne correspondance entre les données modélisées et les données mesurées avec une erreur normalisée de 10 et 13 % respectivement pour la hauteur significative et pour la période moyenne, ce qui correspond aux erreurs observées dans la littérature. Les données du modèle, comme celles mesurées, montrent que la hauteur significative des vagues a atteint ou dépassé 10 m, 6 fois et 12 m, 4 fois, avec des périodes de pic associées dans une gamme de 19 à 22 s. Individuellement, aucun de ces évènements n’est exceptionnel, puisque les périodes de retour associées à ces hauteurs de vagues sont comprises entre 1 et 3 ans, d’après l’analyse de Nicolae Lerma et al. (2015). Cependant, la succession de ces évènements au cours d’un seul hiver est, elle, exceptionnelle, comme l’ont montré Masselink et al. (2016), puisque le climat de vague observé lors de cet hiver est le plus énergétique sur la période 1948-2015, dans l’Atlantique Nord-Est.

Les hauteurs significatives des vagues dans la bande gravitaire (Hm0,G) et dans la bande infragravitaire (Hm0,IG) ont aussi été modélisées sur un profil cross-shore local, entre le large (par 30 m de fond) et la crête du washover, via XBeach (Fig. 3.9). Par 30 m de fond, Hm0,G a atteint 5 m, 8 fois, et a dépassé 6 m, 4 fois, pour atteindre parfois un maximum de 7,5 m une fois (lors des tempêtes Christina/Hercules, 06-07/01/2014, Petra, 05/02/2014, Ruth, 07-08/02/2014, et Christine, 03/03/2014). Cependant, à cause de la morphologie très dissipative de la plage, Hm0,G décroît très rapidement en se propageant sur l’avant-côte et n’excède jamais 1,0 m à la côte. Les hauteurs significatives des vagues dans la bande infragravitaire Hm0,IG ont atteint ou dépassé 8 fois 1,5 m et ont même dépassé 2 m le 07/02/2014. À la différence des ondes gravitaires, les ondes infragravitaires, qui prennent de l’ampleur sur l’avant côte, subissent très peu de dissipation dans les petits fonds et ont

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Figure 3.9. (A) Séries temporelles de la surcote modélisée (noir) et de la marée additionnée à la surcote (bleu) au point

d’origine du profil cross-shore (Fig. 3.1), et runup maximum (rouge, à la côte) entre le 01/12/2013 et le 15/03/2014. Séries temporelles des hauteurs significatives des vagues dans la bande gravitaire (B) et dans la bande infragravitaire (C) modélisées au long du profil cross-shore (Fig. 3.1).

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Figure 3.10. (A) Séries temporelles des hauteurs significatives des vagues modélisées (bleu) et mesurées (noir) à la bouée

Gascogne (5,00° W ; 45,23° N). (B) Séries temporelle des périodes moyennes des vagues modélisées (bleu) et observées (noir), et périodes de pic des vagues modélisées (rouge) la bouée Gascogne.

dépassé 1,0 m de hauteur significative à la côte. Les plus hautes valeurs de runup maximum modélisées à la côte correspondent aux pics de Hm0 des ondes infragravitaires décrits plus haut, généralement combinés à une marée haute de vive eau. Par conséquent, les valeurs de

runup maximum ont excédé 4 m au-dessus du niveau moyen trois fois, pendant les tempêtes

Christina/Hercules (06-07/01/2014), Petra (05/02/2014), et Christine (03/03/2014). Le runup maximum a aussi dépassé 3,5 m au-dessus du niveau moyen lors de 4 tempêtes : Gerhard (02/01/2014), Anne (04/01/2014), Nadja (02/02/2014) et Ruth (07-08/02/2014) ; ce qui a potentiellement aussi pu engendrer l’overwash de la barrière.

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3.4.3. Observations et mesures des overwash et des processus de dépôt associés sur le terrain

Une vidéo disponible sur internet d’un écoulement d’overwash majeur, se déroulant

pendant la tempête Nadja (02/02/2014,

https://www.youtube.com/watch?v=ITT1WUNRyGU, dernier accès le 25/08/2017) permet d’observer, un écoulement d’overwash très turbulent, durant plus d’une minute, suggérant qu’il a été déclenché par une onde infragravitaire (un overwash lié uniquement à une vague gravitaire aurait duré moins longtemps).

Figure 3.11. (A) Hauteur d’eau à la crête du washover lors de la marée haute pendant l’évènement d’overwash du 8 février

2016 ; les variations de niveau d’eau à la côte dues à la marée pendant l’étal de marée haute de dépassent pas 9 cm. (B) Densité d’énergie (m² / Hz) en fonction de la fréquence (Hz) montre un pic autour de 0,01 Hz (100 s).

Le capteur de pression déployé sur la crête du washover lors de la tempête du 8 février 2016, pendant la marée haute de vive-eau, a enregistré 35 à 40 écoulements d’overwash pendant 2h, ce qui correspond à une fréquence d’un écoulement d’overwash toutes les 3 à 3,4 minutes (Fig. 3.11A). La durée des écoulements est comprise entre 1 et presque 3 minutes (Fig. 3.11A). De plus, l’analyse spectrale des données du capteur de

Page 158 pression (Fig. 3.11B) montre que la densité d’énergie des vagues est principalement concentrée dans la bande infragravitaire, avec des valeurs inférieures de deux ordres de magnitude dans la bande gravitaire. Le cumul de ces observations confirme que l’overwash sur le site de la pointe de Gatseau est principalement dû au développement d’importantes ondes infragravitaires en conditions de tempête, et dans une moindre mesure aux vagues gravitaires.

Les observations de terrain lors de l’évènement du 8 février 2016 ont aussi montré lors du passage d’un overwash, que l’eau s’écoulait d’abord sur toute la surface du dépôt, entre les deux crochons. Avec la diminution de la hauteur d’eau au sein de l’écoulement, celui-ci se chenalisait, avant de se terminer. Cette campagne de terrain a aussi permis d’observer en direct les processus hydro-sédimentaires et la formation de structures allant de la petite ride à l’antidune sur la surface dépôt de washover.

Figure 3.12. Carotte courte prélevée directement après un overwash provoqué par une onde infragravitaire pendant

l’évènement du 8 février 2016, montrant le dépôt résultant de cet overwash comprenant une lamine composée à sa base de sable de quartz et à son sommet du sable enrichi en minéraux lourds.

Page 159 Une carotte courte échantillonnée directement après un écoulement d’overwash (Fig. 3.12), lors de ce même évènement a montré que le dépôt résultant d’un overwash était composé d’une lamine, comprenant une couche de sable de quartz à la base et une fine couche de sable plus riche en minéraux lourds à son sommet.