Modélisation des conditions hydrodynamiques au cours de l’hiver 2013-2014

Aucune mesure hydrodynamique n’a été réalisée durant l’hiver 2013-2014 sur le site d’étude. De plus, la bouée située au large de l’île d’Oléron était en maintenance durant cette période. Pour pallier à ces limitations et recueillir des informations sur les conditions hydrodynamiques nécessaires à l’overwash et au dépôt de washover sur le site d’étude, les vagues et les niveaux d’eau ont été modélisés sur un profil partant du large, jusqu’au site d’étude (par Xavier Bertin, UMR LIENSs 7266 – CNRS - Université de la Rochelle ; Fig. 3.9).

Dans un premier temps, des séries temporelles des vagues et niveaux d’eau ont été modélisées à l’échelle de l’océan atlantique Nord, en forçant les modèles de circulation

Page 142 SELFE (Zhang et Batista, 2008) et de vagues WWMII (Roland et al., 2012) avec des champs de pression à la surface de l’eau et de vent à 10 m d’altitude issus de l’analyse de Saha et al. (2010). La résolution de ces modèles varie de 50 km, au large du Golfe de Gascogne, à 1 km, au long des côtes. Afin d’évaluer la validité des résultats de cette modélisation, les résultats de vagues modélisées ont été comparées aux données de vagues mesurées au niveau de la bouée Gascogne (5,00° W ; 45,23° N).

Afin d’identifier les conditions hydrodynamiques menant à l’overwash de la barrière au niveau de la pointe de Gatseau et au dépôt de washover, le modèle XBeach (Roelvink et al., 2009) a été utilisé. XBeach permet de représenter la génération et la propagation des ondes infragravitaires, qui sont connues pour dominer la dynamique hydro-sédimentaire sur les plages dissipatives, et particulièrement en conditions de tempête (Russel, 1993). XBeach a été forcé avec les champs de vagues et les niveaux d’eau issus des modèles grande échelle mentionnés plus haut, au long d’un profil cross-shore démarrant par 30 m de fond à l’Ouest du site d’étude et allant jusqu’à 5 m d’altitude sur crête du washover au niveau du site d’étude (Fig. 3.1). L’ensemble des paramètres ont été modélisés sur une période allant du 01/12/2013 au 15/03/2014. Les détails de la composition et de la paramétrisation des modèles sont disponibles dans Baumann et al. (2017b).

À l’issue de la modélisation à petite échelle, sont obtenues, les séries temporelles de hauteurs des ondes gravitaires et infragravitaires au long du profil cross-shore ainsi que les valeurs de surcote, de niveau d’eau comprenant les niveaux astronomiques et les surcotes, ainsi que les valeurs de runup maximum sur le site d’étude au cours de l’hiver 2013-2014.

3.3.3. Mesures topographiques et calculs des volumes de dépôt

Plusieurs mesures topographiques ont été réalisées sur le site de la pointe de Gatseau. La première qui est utilisée dans le cadre de cette étude est celle mesurée par LiDAR en 2010 (pour le programme Litto 3D, suite à la tempête Xynthia). Le LiDAR (pour

Light Detection and Ranging) est un instrument aéroporté permettant l’acquisition de

Page 143 est ensuite réfléchi sur la surface terrestre pour revenir au récepteur de l’appareil. Connaissant le temps d’aller-retour du rayon ainsi que sa vitesse, on peut calculer la distance entre chaque point mesuré et l’avion dont la position est connue grâce à un système de GPS au sol et une centrale d’altitude. Le nuage de points extrêmement dense (plusieurs dizaines de points par m²), dont l’altitude et la position ont été mesurés très précisément, permet d’obtenir un MNT (modèle numérique de terrain) très précis. La résolution verticale du LiDAR a été estimée à 25 cm (Jolivet et Lamarre, 2008). L’avantage du LiDAR est qu’il permet de couvrir de très grandes surfaces rapidement et avec une bonne précision. Cette donnée LiDAR a été produite dans le cadre du programme national Litto3D de l’Institut Géographique National (IGN) et du Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM). Plus de détails à propos de ce type de mesures sont donnés dans Breilh (2014).

Une nouvelle campagne de mesure topographique a été menée en avril 2015. Ici, c’est un drone multicoptère équipé d’une caméra Gopro qui a été utilisé (Guillot et Pouget, 2015 ; Long et al., 2016), afin de mesurer la topographie des dépôts de washover.

L’utilisation d’un drone est moins coûteuse et plus rapide à mettre en place qu’une campagne LiDAR. Les mesures au drone sont aussi beaucoup plus précises que celle réalisées avec GPS, puisque l’ensemble de la surface est couverte par les photos. Dans le principe, le drone est piloté à distance par un opérateur à terre et prend des photos haute résolution de la zone d’étude. Les photos sont ensuite assemblées selon la méthode de la photogrammétrie. Chaque point de la zone d’étude est pris en photo sous des angles différents et l’assemblage des photos permet d’obtenir une surface en trois dimensions de la zone d’étude (selon le même principe qui permet à l’homme de voir les choses en trois dimensions grâce à la vision binoculaire). Le calage en altitude du modèle numérique de terrain se fait par des points de contrôles mesurés sur les cibles posées au sol (et donc repérables sur l’orthophoto finale), dont la position précise et l’altitude sont mesurées par GPS.

Dans le cas présent, les manipulations ont été effectuées par Benoît Guillot (actuellement doctorant au laboratoire EPOC). Les photos ont été assemblées sur le logiciel Agisoft Photoscan (AGISOFT, 2016). Un post traitement stéréo-photogrammétrique standard

Page 144 (Long et al., 2016) a été appliqué aux photos combinées aux données d’alignement de l’appareil photo afin de construire l’ortho-mosaïque et le modèle numérique d’élévation (MNE). Pour géoréférencer le MNE, 10 points de contrôle ont été mesurés sur des cibles à l’aide d’un DGPS (Differential Global Positioning System) Trimble Geo XH, permettant une précision décimétrique. Le produit final est une orthophoto de résolution horizontale de 2 cm et un MNE de précision horizontale de 7 cm. La résolution verticale du MNE est d’environ 10 cm.

L’évolution de la surface du terrain a été analysée sur ArcGIS par B. Guillot. Une différence entre les MNE de 2010 et 2015 a été calculée, permettant d’obtenir une image de l’épaisseur du dépôt en chaque point. Le volume du dépôt est calculé en intégrant le résultat de la différence d’élévation entre les deux MNE au sein d’un polygone, ici, le contour du dépôt de washover (Guillot et Pouget, 2015).

Une deuxième campagne d’acquisition de données par drone menée par les équipes du projet EVEX a eu lieu le 9 février 2017 en dehors du cadre de ces travaux de thèse. Un drone à voilure fixe eBee Sensefly, équipé d’un appareil CANON Powershot ELPH110 HS RGB, a été utilisé pour photographier la côte Sud-Ouest de l’île d’Oléron. Les données ont par la suite été traitées par B. Millecamps selon la méthode décrite dans Long et al. (2016), afin d’obtenir un modèle numérique de terrain. Les 12 cibles de contrôle étaient réparties sur la pointe de Gatseau pendant l’acquisition, ont permis le géoréférencement du modèle numérique de terrain. La précision verticale moyenne de ce modèle est inférieure à 10 cm. Ce modèle a permis d’évaluer l’évolution du dépôt étudié entre 2015 et 2017.