III MORPHODYNAMIQUE DES SYSTÈMES BARRES - BACHES
III. 1.2.3.1 Variations des paramètres morphométriques : conventions choisies
Les valeurs positives de δDc définissent une migration onshore de la position de la crête de la barre alors que les valeurs négatives renvoient à un déplacement offshore. La même convention est appliquée à la vitesse de déplacement des barres (δDc/t) en fonction du temps écoulé entre les levés.
L’examen des relations entre les variations des paramètres morphométriques et la vitesse de migration
δDc/t intègre une dimension temporelle et permet de normaliser ainsi les observations.
Un paramètre ∆As est défini afin d’étudier la variation de la forme des barres au cours du temps. Il correspond au rapport de l’asymétrie des barres entre deux levés consécutifs. Un rapport ∆As > 1
indique une augmentation de l’asymétrie vers le haut de plage, alors que ∆As < 1 traduit une diminution de l’asymétrie de la barre (et par conséquent une augmentation de son asymétrie vers la mer).
Afin de hiérarchiser les observations, les barres sont regroupées en fonction de leur position sur l’estran. Trois groupes sont ainsi identifiés à partir de la figure IV.6 : la barre de basse plage (barre 1), les barres de mi-estran, de part et d’autre du niveau moyen de la mer (barres 2, 2’ et 3), et les barres situées sur la moyenne plage supérieure (barre 3’ et 4).
III.1.2.3.2 Résultats
La figure IV.11 met en relation les variations des paramètres morphométriques retenus avec la vitesse de migration δDc /t pour toutes ces barres. La grande dispersion des valeurs montre qu’il est
difficile d’extraire des relations linéaires entre ces paramètres.
Concernant la barre de basse plage (1), dont la vitesse de migration varie entre -0,5 et 0,5 m.jour-1, ses déplacements onshore s’accompagnent dans la plupart des cas d’une augmentation de l’altitude de la crête Zc, de son amplitude Ab et de son asymétrie, le volume Vb restant stable. Les cas de déplacement vers le large de la crête des barres présentent quant à eux une grande variabilité du comportement de Zc et Ab. Cependant, ils sont tous associés à une diminution du rapport d’asymétrie
∆As.
Le comportement morphodynamique des barres de moyenne plage est également très variable. Ce sont les plus mobiles avec des vitesses de migration variant entre -0,5 et 1,2 m.jour-1. En raison de la dispersion des valeurs, il est impossible d’extraire des relations linéaires convenablement ajustées entre δDc/t et les variations des paramètres. Cependant, l’augmentation de l’altitude de la crête Zc lors de la migration onshore est assez bien décrite sur la figure IV.11a. Il en est de même pour la variation d’asymétrie des barres. A l’inverse, la variation de volume et d’amplitude ne sont pas corrélées avec les déplacements des barres (Figure IV. 11b et c).
Un comportement similaire se retrouve au niveau des barres situées sur la moyenne plage supérieure. Ainsi, il apparaît clairement que lors d’une migration onshore, les barres se situent de plus en plus haut sur le profil, et deviennent plus asymétriques, les variations de volume étant relativement faibles. A l’inverse, les phases de déplacement offshore s’accompagnent d’une diminution de Zc, de l’asymétrie dans la plupart des cas, ainsi que d’une baisse minime du volume Vb, l’évolution de l’amplitude Ab étant variable.
D’une manière générale, la mise en relation de δZc et ∆As avec δDc/t suggère une corrélation
intuitive. Elle se traduit par une augmentation de l’altitude de la crête Zc et de l’asymétrie vers le haut de plage lors des migrations onshore et inversement, d’une diminution de Zc et de l’asymétrie lors de déplacement de la crête vers le large.
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 -1.0 -0.5 0.0 + 0.5 + 1.0 b) δAb (m) offshore onshore -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 d) δAs δDc/t (m.jour -1) offshore onshore -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 -20 -10 0 10 20 30 40 c) δVb (m3 ) δDc/t (m.jour -1 ) offshore onshore -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 a) δZc (m3 ) offshore onshore
barre de basse plage (1) barres de moyenne plage (2, 2',3) barres de moyenne plage supérieure (3', 4)
Figure IV. 11 - Évolution des paramètres morphométriques en fonction de la vitesse de migration des barres, positive onshore et négative offshore.
a) δZc, variation de l’altitude de la crête (m) ; b) δAb, variation d’amplitude crête à creux de la barre (m) ; c) δVb, variation du volume de la barre (m3) ; d) rapport d’asymétrie ∆As
III.1.3 Discussion
L’analyse morphométrique des profils de plage permet de préciser d’une part, les caractéristiques morphologiques des barres sur Omaha beach incluant leur localisation sur le profil, et d’autre part, les variations de ces caractéristiques lors de leurs déplacements transversaux.
• Concernant la morphologie des barres :
Les paramètres morphométriques qui décrivent les barres intertidales sur Omaha beach sont du même ordre de grandeur que ceux décrits dans les études précédentes (King, 1972 ; Mulrennan, 1992). L’amplitude crête à creux maximale des barres est de 1 m, la longueur d’onde est de l’ordre de la centaine de mètres et la largeur des barres varie entre 40 et 80 m. Leur localisation est reliée également
aux niveaux de marée, notamment pour la barre de basse plage et celle de moyenne plage supérieure, à proximité des niveaux moyens de mortes-eaux, les barres de mi-estran se répartissant de part et d’autre du niveau moyen de la mer.
A la différence des observations de King (1972) [cf. Chapitre I], l’amplitude des barres sur Omaha beach ne croît pas progressivement vers le bas de plage. En revanche, nous retrouvons ici les caractéristiques générales énoncées par King (1972), à savoir, une augmentation de la largeur des barres vers le large et une relative corrélation entre leur position sur le profil et les niveaux moyens de marée. Masselink & Anthony (2001) relèvent également certaines différences sur les plages de Blackpool (UK) et de Leffinckoucke (Pas-de-Calais). Ils notent en particulier la grande variabilité de la position des barres par rapport aux niveaux moyens de marée et considèrent ces variations comme un caractère spécifique au site étudié dont l’origine reste imprécise.
• Concernant la dynamique des barres
A Omaha, les vitesses de migration des barres, calculées à une échelle de temps contrainte par la périodicité des levés topographiques (moyenne journalière à partir de données mensuelles), varient entre -0,5 et 1,2 m.jour-1, pour des mouvements respectivement offshore et onshore. Ces valeurs sont conformes aux observations rapportées dans la littérature (cf. Ch. I – Tableau I.3).
Leur déplacement vers le haut de plage s’accompagne généralement d’une augmentation de l’asymétrie et de l’altitude des crêtes. A la lumière des observations réalisées à court-terme (campagne Omaha 99), l’augmentation d’asymétrie des barres est attribuée aux transferts sédimentaires dans les faibles tranches d’eau, pendant les périodes d’accrétion (Hs < 1 m). En effet, dans ces conditions de faible agitation, les processus de swash et de déferlement redistribuent les sédiments, du revers de la barre vers le talus générant ainsi une augmentation de l’asymétrie des barres. Ce processus est communément décrit sur les barres de swash sensu stricto (Van der Berg, 1977 ; Dabrio & Polo, 1981) et les barres internes des plages microtidales (Sunamura & Takeda, 1984). De plus, la relative stabilité du volume Vb traduit une dynamique des sédiments à l’échelle de la barre, conforme aux observations réalisées pendant Omaha 99. C’est la barre entière qui migre, les sédiments érodés de son revers marin sont transportés au niveau du talus.
Les périodes de déplacement offshore des crêtes des barres sont générées par les tempêtes et leurs processus hydrodynamiques associés, essentiellement les courants de retour. Dans ces conditions, les barres subissent un affaissement de leur crête (Zc) et une diminution de leur asymétrie, mais une large variabilité des comportements morphodynamiques se surimpose à cette tendance générale.
Une mise en relation des variations morphométriques des barres et des forçages hydrodynamiques est réalisable empiriquement par l’identification des périodes de faible agitation et de tempêtes. Cependant, l’extraction de relation mathématique directe est difficile à envisager en raison d’une part, du décalage temporel entre l’acquisition des levés topographiques à un pas de temps mensuel et les très rapides variations des conditions d’agitation, et d’autre part, de la difficulté de définir un paramètre correct décrivant ces dernières (Larson & Kraus, 1992).
La dynamique transversale des barres à présent décrite et quantifiée, l’évolution longitudinale des barres à moyen terme fait l’objet du paragraphe suivant.
III.2 Morphodynamique 2DH : dynamique longshore des barres et des
chenaux
Les visions tridimensionnelles des Modèles Numériques de Terrain (cf. annexe 3) montrent que les évolutions morphologiques au cours des deux années de suivis présentent souvent une composante longitudinale. Les chenaux de drainage et leur divagation sur l’estran perturbent un comportement homogène des barres dans leur migration (campagne Omaha 99), mais aussi dans leur réponse à une période d’énergie modérée (campagne Omaha 2K).
Dans cette partie, nous nous focaliserons sur la variabilité latérale du comportement des barres à l’aide d’une analyse morphométrique de la position des chenaux de vidange.
III.2.1 Analyse morphométrique 2DH : méthodologie
La vue tridimensionnelle de la topographie intertidale n’est pas idéale pour représenter les variations de position des chenaux de drainage. Afin de faciliter la visualisation des barres et des chenaux, nous avons opté pour une représentation plane de la morphologie (2DH) issue d’une analyse morphométrique similaire à celle employée lors de l’analyse des profils topographiques. Selon cette approche, les barres sont considérées comme des anomalies topographiques positives par rapport à une surface de comparaison théorique, définie comme la « surface d’équilibre de la plage ». L’ensemble des limites de validité et d’applications de cette méthode sont identiques à celles relatives à l’approche morphométrique 2DV des profils de plage.
III.2.1.1 Détermination de la surface de comparaison
La surface de référence est définie comme une surface moyenne calculée à partir de cinq profils d’équilibre, espacés de 100 m, couvrants l’ensemble de la zone étudiée. Le profil d’équilibre moyen est retenu pour servir de référence. L’extension transversale de la surface de comparaison est limitée à la zone de développement des barres et bâches, sur la moyenne et basse plage, soit entre 50 et 400 m du pied de dune,
Rappelons que le profil d’équilibre est de la forme suivante :
z(x) = h
r- Ax
bEq.IV. 3
avec x, la distance cross-shore variant entre 50 et 400 m, z(x), l’altitude IGN69 (m), A, le paramètre d’échelle, b, le paramètre de forme et hr, la hauteur de référence (3,45 m IGN69).
Les paramètres A et b calculés pour nos cinq profils, et les valeurs du profil moyen retenu, sont reportés dans le tableau IV.2.
Profil A b P0 0,1003 0,6786 P100 0,124 0,6432 P200 0,1214 0,6486 P300 0,1184 0,655 P400 0,0988 0,6891 Pmoyen 0,1126 0,6629
Tableau IV. 2 - Caractéristiques des paramètres des profils d’équilibre, calculés pour les cinq positions longshore et paramètres du profil d’équilibre moyen.
III.2.1.2 Calcul des résiduels et représentation graphique
La démarche employée est schématisée sur la figure IV.12. Pour chaque levé, le calcul des altitudes résiduelles, par rapport à la surface de référence, est réalisé directement à partir des mailles interpolées de la manière suivante :
eq i res
z x y z x y
y
x
z( , ) = ( , )− ( , )
Eq.IV. 4avec z(x,y)res , l’altitude résiduelle pour tout x et y, z(x,y)i l’altitude du levé à la date i, et z(x,y)eq,,
l’altitude de la surface de comparaison.
Une interpolation linéaire est ensuite réalisée à partir de la maille des altitudes résiduelles calculées. Elles sont alors représentées en 2DH, le contour des barres [Z(x,z)res > 0] étant en grisé et le réseau de bâches et chenaux [Z(x,z)res < 0] en blanc.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 distance longshore (m) 0 50 100 150 200 250 300 dista n ce cr oss-sho re ( m ) MNT du 18/05/99
-surface de référence=
MNT des résiduels représentation planeles barres sont représentées en grisé
vers l'Est vers l'Ouest
Figure IV. 12 - Méthodologie de représentation plane des morphologies tridimensionnelles – exemple du levé du mai 1999.
III.2.2 Évolutions morphodynamiques
L’évolution morphodynamique présentée ici concerne les changements topographiques tridimensionnels lors des phases de construction et de migration des chenaux de vidanges (cf. Ch. IV.II, Stépanian & Levoy, soumis). Le but est en effet de préciser le comportement mensuel des chenaux et des barres lorsque celles-ci se forment ou sont déjà formées. L’étude de leurs évolutions en période de tempête sera abordée par la suite dans la quatrième partie de ce chapitre.