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Ce rapport présente les résultats acquis dans le cadre du projet CONNECT LEUCATE portant sur l’étude des impacts des barrages sur le fonctionnement hydrodynamique de la lagune de Salses-Leucate et les effets à attendre après leur suppression. Des données de hauteur d’eau, salinité, température dans la lagune de Salses-Leucate et de débits dans le grau de Port-Leucate ont été acquises, sur la période d’octobre 2020 à juillet 2021, par le bureau d’étude HYDRIAD Eau et Environnement selon un cahier des charges défini par l’Ifremer. L’analyse de ces données a permis d’évaluer l’impact des portes sur 1) les volumes d’eau échangés entre la mer et la lagune de Salses-Leucate et le temps de renouvellement ; 2) les éventuelles surcotes dans la lagune lors d’évènements hydro-climatiques spécifiques. L’impact éventuel de la présence des portes sur les cultures marines a été estimé à dire d’expert. Le temps de renouvellement de la lagune de Salses-Leucate par les trois graus a été estimé à 19 jours en automne/hiver en l’absence des portes. Comparativement aux lagunes méditerranéennes françaises, ce temps de renouvellement est caractéristique d’une lagune pour laquelle les échanges sont efficaces. En présence des portes, ce temps de renouvellement passe à 52 jours, soit un taux de renouvellement équivalent à celui de la lagune de Thau. La présence des portes a tendance à retarder la mise en équilibre entre les niveaux d’eau dans la lagune et en mer et notamment à limiter fortement les exports d’eaux. Ainsi, en présence des portes, les eaux douces continentales excédentaires apportées lors d’évènements pluvieux vont alors avoir tendance à résider plus longtemps dans la lagune (allant de quelques heures à la journée), augmentant ainsi les risques de surcote dans certains secteurs lagunaires. A la période de l’année où les portes sont mises en place, les conditions hydrologiques (température, rayonnement global, apports d’eaux douces et de nutriments) sont favorables à la survie des contaminants microbiologiques (E. Coli) et potentiellement à la croissance de Dinophysis. Dans ce contexte, l’augmentation du temps de résidence des eaux dans la lagune de Salses-Leucate engendrée par la présence des portes pourrait augmenter le risque de contamination des coquillages en élevage.

La réglementation sur les digues demande aux gestionnaires de disposer de consignes d’exploitation intégrant des seuils d’alerte. La déclaration en système d’endiguement nécessite également de définir un niveau de protection pouvant être mesuré en un point précis avec un degré de précision associé, afin d’être en mesure de déclencher une alerte à la population. Cette réglementation s’applique pour toutes les digues et notamment celles en contexte maritime. Dans les faits, les gestionnaires de digues maritimes disposent des alertes Météo-France (vigilance submersion jaune, orange ou rouge) pour organiser la surveillance des ouvrages. Le niveau de protection est quant à lui généralement fixé par rapport à un évènement réel ou une cote de crête. L’article présente plusieurs recherches menées pour affiner les niveaux de vigilance sur des sites spécifiques. Pour les digues soumises au simple effet du niveau d’eau et à l’aléa surverse, la surcote attendue peut être déduite de relations des paramètres principaux : coefficient de marée / vent (direction et intensité) / houle au large. Pour les digues impactées par les aléas de franchissement par la houle, les données disponibles peuvent également permettre de prédire la houle en pied d’ouvrage et d’estimer le débit franchissant. Les données de prévision des sites http://marée.info et http://data.shom peuvent également fournir des prévisions. La précision de ces estimations peut être notablement améliorée par la consignation sur le terrain de certaines informations et observations pendant les événements. Ces systèmes de vigilance pourraient utilement fournir aux gestionnaires des outils simples et fonctionnels de prévision, permettant d’anticiper les situations à risque.

Le lien entre la cinématique du trait de côte et les variations des forçages météo-océaniques de la baie de Goulven (nord Bretagne, France) est analysé sur une période de 70 ans (1948 et 2016). Ce travail repose sur une étude des changements du trait de côte quantifiés sur un linéaire côtier d’environ 7 km par la photo-interprétation de 19 campagnes aériennes (soit 60 clichés) de l’IGN, auquel s’ajoute un levé de terrain réalisé au DGPS en 2016. En parallèle, la chronologie des niveaux d’eau extrêmes combinant les surcotes et les conditions de houle lors des pleines mers, a été reconstituée afin de définir les phases potentiellement érosives sur la période 1948-2015. La relation statistique entre la cinématique du trait de côte et les conditions hydrodynamiques est évaluée à partir d’une matrice de confusion qui permet de définir des liens probables entre les deux paramètres. Cinq périodes potentiellement érosives, caractérisées par une forte fréquence de niveaux d’eau extrêmes, sont ainsi identifiées : 1961‑1968, 1978‑1980, 1982‑1990, 1993-2005, 2013-2016. L’analyse morphologique montre quant à elle que la réponse du trait de côte à ces forçages hydrodynamiques varie selon les portions du littoral étudié. Si l’évolution de la plage de Keremma présente une bonne relation statistique avec la fréquence des niveaux d’eau extrêmes, les flèches de Penn ar C’hleuz et du Kernic, comme les plages de Lanévez et de Saint-Gouévroc, semblent quant à elles répondre à l’action de forçages anthropiques et/ou à l’influence de processus locaux liés au contexte morphologique de l’avant plage. Cette étude montre enfin que l’indice climatique WEPA (West Europe Pressure Anomaly) paraît plus approprié que l’indice ONA (Oscillation Nord Atlantique) pour caractériser la variabilité pluriannuelle des conditions météo-océaniques et hydrodynamiques au nord de la Bretagne. The link between the shoreline changes and the variation of the meteo-oceanic forcing of the Goulven Bay (north Brittany, France) is analyzed over a period of 70 years (1948‑2016). This analysis is based on a study of 7 km of shoreline changes by photo-interpretation digital processing of 19 campaigns of aerial photographs (60 photos) and a DGPS field measurement conducted in 2016. In parallel, the chronology of extreme water level combining surge and wave conditions at high tide water level, was reconstructed to define the potential erosive phases over the period 1948-2015. The statistical relationship between shoreline changes and these hydrodynamic conditions is evaluated from a confusion matrix that allows to define the probability of relation between the two parameters. 5 potential erosive periods, characterized by a high frequency of extreme water level, are thus identified: 1961‑1968, 1978‑1980, 1982‑1990, 1993‑2005, 2013‑2016. Morphological analysis shows that the response of the shoreline to these hydrodynamic forcing varies according to the sectors of the studied coastal zone. If the evolution of the Keremma beach shows a high statistical relation with the frequency of extreme water levels, the spits of Pen ar C'hleuz and Kernic, as well as the beaches of Lanévez and Saint-Gouévroc, evolve under the influence of anthropogenic forcing and/or under the influence of local processes related to the morphological context of the shoreface.

International audience; The link between the shoreline changes and the variation of the meteo-oceanic forcing of the Goulven Bay (north Brittany, France) is analyzed over a period of 70 years (1948-2016). This analysis is based on a study of shoreline changes by photo-interpretation digital processing and a DGPS field measurement conducted in 2016. In parallel, the chronology of extreme water level combining surge and wave conditions at high tide water level, was reconstructed to define the potential erosive phases over the period 1948-2015. The statistical relationship between shoreline changes and these hydrodynamic conditions is evaluated from a confusion matrix that allows to define the probability of relation between the two parameters. 5 potential erosive periods, characterized by a high frequency of extreme water level, are thus identified: 1961-1968, 1978-1980, 1982-1990, 1993-2005, 2013-2016. Morphological analysis shows that the response of the shoreline to these hydrodynamic forcing varies according to the sectors of the studied coastal zone. If the evolution of the Keremma beach shows a high statistical relation with the frequency of extreme water levels, the spits of Pen ar C'hleuz and Kernic, as well as the beaches of Lanévez and Saint-Gouévroc, evolve under the influence of anthropogenic forcing and/or under the influence of local processes related to the morphological context of the shoreface. Finally, this study shows that the WEPA climate index (West Europe Pressure Anomaly) seems more adequate than the NAO index (North Oscillation Atlantic) to characterize the pluriannual variability of meteo-oceanic and hydrodynamic conditions in northern Brittany.; Le lien entre la cinématique du trait de côte et les variations des forçages météo-océaniques de la baie de Goulven (nord Bretagne, France) est analysé sur une période de 70 ans (1948 et 2016). Ce travail repose sur une étude des changements du trait de côte par photo-interprétation auquel s’ajoute un levé de terrain réalisé au DGPS en 2016. En parallèle, la chronologie des niveaux d’eau extrêmes combinant les surcotes et les conditions de houle lors des pleines mers, a été reconstituée afin de définir les phases potentiellement érosives sur la période 1948-2015. La relation statistique entre la cinématique du trait de côte et les conditions hydrodynamiques est évaluée à partir d’une matrice de confusion qui permet de définir des liens probables entre les deux paramètres. Cinq périodes potentiellement érosives, caractérisées par une forte fréquence de niveaux d’eau extrêmes, sont ainsi identifiées : 1961-1968, 1978-1980, 1982-1990, 1993-2005, 2013-2016. L’analyse morphologique montre quant à elle que la réponse du trait de côte à ces forçages hydrodynamiques varie selon les portions du littoral étudié. Si l’évolution de la plage de Keremma présente une bonne relation statistique avec la fréquence des niveaux d’eau extrêmes, les flèches de Pen Ar C’hleuz et du Kernic, comme les plages de Lanévez et de Saint-Gouévroc, semblent quant à elles répondre à l’action de forçages anthropiques et/ou à l’influence de processus locaux liés au contexte morphologique de l’avant plage. Cette étude montre enfin que l’indice climatique WEPA (West Europe Pressure Anomaly) paraît plus approprié que l’indice ONA (Oscillation Nord Atlantique) pour caractériser la variabilité pluriannuelle des conditions météo-océaniques et hydrodynamiques au nord de la Bretagne.

Between December 2013 and March 2014, a cluster of about 12 storm events hit the coast of Brittany with an exceptional frequency. It was in February that these storm events were the most frequent and particularly virulent. The significant wave heights measured off Finistere reached respectively 12.3 m and 12.4 m during Petra and Ulla storms on February 5 and 14. However, analysis of hydrodynamic conditions shows that only three episodes promoted extreme morphogenetic conditions because they were combined with high spring tide level. The first one occurred on January 1 to 4, it was followed by events from February 1 to 3, and March 2-3. During these three extreme events observed tide levels were above highest astronomical tide level (HAT). Maximum surge level (0.97 m) was reached during Ulla storm of February 14-15. For comparison, we must go back in the winter of 1989-90 to find such extreme storm frequency. High frequency topomorphological measurements were achieved on more than ten coastal zones distributed around Brittany peninsula to assess the effects of these storms on shoreline erosion. They show that during the first phase (December-January), meeting it's climax from 1,1 to 4(th) of January 2014, shoreline erosion has been limited, with the exception of southern Brittany. This is due to the SW orientation of waves. For all monitoring sites, it has averaged -2.7 m, the averaged minimum equal to 0.6 m, and the averaged maximum at -6.20 m. During the second phase from mid-January to mid-February, reaching it's climax on 1-2 of February storm corresponding to the most morphogenetic event of the winter, the average of shoreline retreat reached -4.2 m, the averaged minimum reached approximately -1.5m, the averaged maximum -95 in. It is essentially the Northern and Western coast of Brittany that experienced largest shoreline retreat due to W-NW storm wave orientation. During the third and last phase, running from mid-February to mid-March, and characterized by the March 2-3 extreme morphogenetic event, shoreline retreat was very low. It reaches -1m on average, for an averaged minimum of -0.6 m and an averaged minimum of -1.9m. Considering the whole winter 2013-14 period, shoreline erosion for all monitoring sites reached -6.3 m on average, with a minimum of about -0.2 in and a maximum of -30.1 m. Depending on the type of environment, it appears that the dunes have retreated the most, followed by gravel or sandy barriers; the lowest erosion rates concern beaches backed by low cliffs cut in highly consistent materials such as periglacial deposits (head). Considering the three morphogenous episodes, the morphological response in terms of shoreline retreat of beaches and barriers was different. Storm occurring at the beginning of February induced the largest erosive rates partly explained by the large morphological sensitivity of beaches and barriers which were weakened by the previous storm events in the beginning of January. Conversely, the storm of March induced very few impacts. These elements show that there is no cumulative of storm effect attested. Over a long period marked by a cluster of storms, beyond a certain threshold in the shoreline retreat process, the erosive action of morphogenesis events is no longer significant, regardless of their intensity., Entre les mois de décembre 2013 et mars 2014, une douzaine de tempêtes ont touché la pointe bretonne avec une fréquence exceptionnelle. C’est au mois de février que ces évènements ont été les plus fréquents et particulièrement virulents. Les hauteurs significatives des vagues mesurées au large du Finistère ont atteint respectivement 12,3 m et 12,4 m lors des tempêtes Petra et Ulla du 5 et du 14 février. L’analyse des conditions hydrodynamiques montre toutefois que seuls trois épisodes ont été particulièrement morphogènes car ils ont été combinés à des fortes marées de vive-eau ; il s’agit des évènements couvrant les périodes du 1 au 4 janvier, du 1 au 3 février, et du 2-3 mars 2014 durant lesquels les niveaux de marée observée ont été supérieurs au niveau des plus hautes marées astronomiques (PHMA). Les surcotes maximum (entre 0,80 m et 0,97 m) ont été atteintes lors de la tempête Ulla du 14-15 février. Il faut remonter à l’hiver 1989-1990 pour connaître une situation hivernale similaire, même si les tempêtes du mois de février 1990 avaient été encore plus nombreuses et plus violentes. Des mesures topo-morphologiques à haute fréquence réalisées sur une dizaine de cordons littoraux répartis sur le pourtour de la péninsule bretonne permettent d’évaluer les effets de ces évènements sur le recul du trait de côte. Elles montrent que durant la première phase (décembre-janvier), marquée notamment par l’épisode morphogène du 1 au 4 janvier 2014, l’érosion du rivage a été limitée, à l’exception du sud Bretagne. Cela s’explique par l’orientation plutôt sud-ouest de la houle incidente. De façon générale, le recul a atteint en moyenne -2,7 m (le minimum moyenné sur l’ensemble des sites : -0,6 m ; le maximum moyenné sur l’ensemble des sites : -6,20 m). Durant la seconde phase de mi-janvier à mi-février, caractérisée par la tempête du 1-2 février qui a été la plus morphogène de l’hiver, le recul moyen a atteint -4,2 m (le minimum moyenné sur l’ensemble des sites : -1,5 m ; le maximum moyenné sur l’ensemble des sites : -9,5 m). C’est essentiellement la côte nord et ouest de la Bretagne qui a enregistré les reculs les plus importants car la houle était alors orientée O-NO. Durant la troisième et dernière phase qui s’étend de mi-février à mi-mars, marquée par l’épisode morphogène du 2-3 mars, le recul du trait de côte à été très faible. Il a atteint -1 m en moyenne (le minimum moyenné sur l’ensemble des sites : -0,6 m ; le maximum moyenné sur l’ensemble des sites : -1,9 m). À l’échelle de l’hiver 2013-14, l’érosion du rivage pour l’ensemble des sites observés a atteint -6,3 m en moyenne (minimum : -0,2 m ; maximum : -30,1 m). Lorsque l’on observe plus en détail ces chiffres, il apparaît que ce sont les cordons dunaires qui ont le plus reculé, viennent ensuite les formes fuyantes à pointe libre de type flèches sableuses ou les cordons de galets ; les reculs les plus faibles concernent les plages adossées ou les falaises entaillées dans des matériaux cohérents comme les plages pléistocènes ou les falaises de head. La réponse des plages aux trois épisodes morphogènes a été différente. Celui du début du mois de février reste le plus érosif et s’explique en grande partie par une plus forte sensibilité des cordons préalablement fragilisés par l’épisode du début du mois de janvier. À l’inverse, la tempête du mois de mars n’a pratiquement eu aucun impact. Ces éléments montrent qu’il n’y a aucun effet cumulatif attesté de l’effet des tempêtes. Sur une longue période marquée par une série d’évènements tempétueux, au-delà d’un certain seuil dans le processus de recul du rivage, l’action érosive des épisodes morphogènes n’agit plus de façon significative, quelle que soit leur intensité.

International audience; Observations sous Cour de cassation (2e civ.), 16 juin 2016, n° 15-23.554, M. X… c/ CNAVTS

International audience; Between December 2013 and March 2014, a cluster of about 12 storm events hit the coast of Brittany with an exceptional frequency. It was in February that these storm events were the most frequent and particularly virulent. The significant wave heights measured off Finistère reached respectively 12.3 m and 12.4 m during Petra and Ulla storms on February 5 and 14. However, analysis of hydrodynamic conditions shows that only three episodes promoted extreme morphogenetic conditions because they were combined with high spring tide level. The first one occurred on January 1rst to 4, it was followed by events from February 1rst to 3, and March 2-3. During these three extreme events observed tide levels were above highest astronomical tide level (HAT). Maximum surge level (0.97m) was reached during Ulla storm of February 14-15. For comparison, we must go back in the winter of 1989-90 to find such extreme storm frequency. High frequency topomorphological measurements were achieved on more than ten coastal zones distributed around Brittany peninsula to assess the effects of these storms on shoreline erosion. They show that during the first phase (December-January), meeting it's climax from 1rst to 4th January 2014, shoreline erosion has been limited, with the exception of southern Brittany. This is due to the SW orientation of waves. For all monitoring sites, it has averaged -2.7m, the averaged minimum equal to 0.6m, and the averaged maximum at -6.20m. During the second phase from mid-January to mid-February, reaching it's climax on 1-2 of February storm corresponding to the most morphogenetic event of the winter, the average of shoreline retreat reached -4.2m, the averaged minimum reached approximately -1.5m, the averaged maximum -9.5m. It is essentially the Northern and Western coast of Brittany that experienced largest shoreline retreat due to W-NW storm wave orientation. During the third and last phase, running from mid-February to mid-March, and characterized by the March 2-3 extreme morphogenetic event, shoreline retreat was very low. It reaches -1m on average, for an averaged minimum of -0.6m and an averaged minimum of -1.9m. Considering the whole winter 2013-14 period, shoreline erosion for all monitoring sites reached -6.3m on average, with a minimum of about -0.2 m and a maximum of -30.1m. Depending on the type of environment, it appears that the dunes have retreated the most, followed by gravel or sandy barriers; the lowest erosion rates concern beaches backed by low cliffs cut in highly consistent materials such as periglacial deposits (head). Considering the three morphogenous episodes, the morphological response in terms of shoreline retreat of beaches and barriers was different. Storm occurring at the beginning of February induced the largest erosive rates partly explained by the large morphological sensitivity of beaches and barriers which were weakened by the previous storm events in the beginning of January. Conversely, the storm of March induced very few impacts. These elements show that there is no cumulative of storm effect attested. Over a long period marked by a cluster of storms, beyond a certain threshold in the shoreline retreat process, the erosive action of morphogenesis events is no longer significant, regardless of their intensity.; Entre les mois de décembre 2013 et mars 2014, une douzaine de tempêtes ont touché la pointe bretonne avec une fréquence exceptionnelle. C’est au mois de février que ces évènements ont été les plus fréquents et particulièrement virulents. Les hauteurs significatives des vagues mesurées au large du Finistère ont atteint respectivement 12,3 m et 12,4 m lors des tempêtes Petra et Ulla du 5 et du 14 février. L’analyse des conditions hydrodynamiques montre toutefois que seuls trois épisodes ont été particulièrement morphogènes car ils ont été combinés à des fortes marées de vive-eau ; il s’agit des évènements couvrant les périodes du 1er au 4 janvier, du 1er au 3 février, et du 2-3 mars 2014 durant lesquels les niveaux de marée observée ont été supérieurs au niveau des plus hautes marées astronomiques (PHMA). Les surcotes maximum (entre 0,80 m et 0,97 m) ont été atteintes lors de la tempête Ulla du 14-15 février. Il faut remonter à l’hiver 1989-1990 pour connaître une situation hivernale similaire, même si les tempêtes du mois de février 1990 avaient été encore plus nombreuses et plus virulentes. Des mesures topo-morphologiques à haute fréquence réalisées sur une dizaine de cordons littoraux répartis sur le pourtour de la péninsule bretonne permettent d’évaluer les effets de ces évènements sur le recul du trait de côte. Elles montrent que durant la première phase (décembre-janvier), marquée notamment par l’épisode morphogène du 1er au 4 janvier 2014, l’érosion du rivage a été limitée, à l’exception du sud Bretagne. Cela s’explique par l’orientation plutôt sud-ouest de la houle incidente. De façon générale, le recul a atteint en moyenne -2,7 m (le minimum moyenné sur l’ensemble des sites : -0,6 m ; le maximum moyenné sur l’ensemble des sites : -6,20 m). Durant la seconde phase de mi-janvier à mi-février, caractérisée par la tempête du 1-2 février qui a été la plus morphogène de l’hiver, le recul moyen a atteint -4,2 m (le minimum moyenné sur l’ensemble des sites : -1,5 m ; le maximum moyenné sur l’ensemble des sites : -9,5 m). C’est essentiellement la côte nord et ouest de la Bretagne qui a enregistré les reculs les plus importants car la houle était alors orientée O-NO. Durant la troisième et dernière phase qui s’étend de mi-février à mi-mars, marquée par l’épisode morphogène du 2-3 mars, le recul du trait de côte à été très faible. Il a atteint -1 m en moyenne (le minimum moyenné sur l’ensemble des sites : -0,6 m ; le maximum moyenné sur l’ensemble des sites : -1,9 m). À l’échelle de l’hiver 2013-14, l’érosion du rivage pour l’ensemble des sites observés a atteint -6,3 m en moyenne (minimum : -0,2 m ; maximum : -30,1 m). Lorsque l’on observe plus en détail ces chiffres, il apparaît que ce sont les cordons dunaires qui ont le plus reculé, viennent ensuite les formes fuyantes à pointe libre de type flèches sableuses ou les cordons de galets ; les reculs les plus faibles concernent les plages adossées ou les falaises entaillées dans des matériaux cohérents comme les plages pléistocènes ou les falaises de head. La réponse des plages aux trois épisodes morphogènes a été différente. Celui du début du mois de février reste le plus érosif et s’explique en grande partie par une plus forte sensibilité des cordons préalablement fragilisés par l’épisode du début du mois de janvier. A l’inverse la tempête du mois de mars n’a pratiquement eu aucun impact. Ces éléments montrent qu’il n’y a aucun effet cumulatif attesté de l’effet des tempêtes. Sur une longue période marquée par une série d’évènements tempétueux, au-delà d’un certain seuil dans le processus de recul du rivage, l’action érosive des épisodes morphogènes n’agit plus de façon significative, quelle que soit leur intensité.

National audience; La méthodologie présentée dans le présent article vise à simuler de manière la plus réaliste possible les franchissements par paquets de mer et la submersion qui en résulte en milieu urbain. Elle s'appuie sur des simulations régionales à locales de niveaux d'eau et de vagues pour établir des conditions de forçage pour un modèle à résolution de phase ("vague-à-vague") utilisant des schémas numériques adaptés. Ce modèle est alors utilisé sur un Modèle Numérique d'Elévation (MNE), intégrant les bâtiments, de manière à simuler simultanément le franchissement et la propagation de l'inondation. Cette méthodologie a été appliquée avec le modèle SURF-WB à la submersion survenue à Gâvres (Morbihan) lors de la tempête Johanna (10 mars 2008). Les résultats obtenus s'avèrent tout à fait cohérents avec les observations disponibles (zones de franchissement, étendue de l'inondation, hauteurs d'eau et chronologie). Cette méthode permet d'améliorer la qualité des résultats en milieu urbain par rapport aux approches plus classiques, notamment vis-à-vis de la vitesse des courants à terre. Le développement rapide et récent de ce type de modèle devrait permettre la généralisation de ce type d'approche dans les années à venir. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet JOHANNA (partenariat BRGM-UBO, cofinancé par la Fondation MAIF).

Storm-induced coastal flooding are major natural disasters, responsible for thousands of deaths and billions of euros of damages each year. The central part of the Bay of Biscay is vulnerable to this hazard, as recently shown by the strong flooding induced by Xynthia in 2010. This study aims to improve the understanding of storm surges and coastal floods in this area of France, using several methods such as numerical or static modeling. To assess the uniqueness of Xynthia, historical researches of coastal floods affecting the study area for 500 years was conducted. Numerical modeling of the storm surges related to 5 storms of the 20th century revealed by these researches shows that various meteo-oceanic settings induced water levels and coastal floods comparable to those caused by Xynthia. This finding challenges return periods estimations of extreme sea levels based on statistical analysis of tide gauges measurements and highlights the contribution of the historical approach to such issues. Given the high vulnerability on coastal floods of Pertuis Charentais, static modeling, a simple but frequently used method to estimate the extension of flooded areas is evaluated. This analysis shows that this method provides good estimations of flood extents in low-lying areas characterized by a small distance between the shoreline and the continental limits of the lower area, but bad estimations when this distance is large. These poor performances when floods spread away from the coastline are explained by the dynamics of the flow, which can no longer be ignored. Two coastal defenses strategies are investigated in the Charente-river Estuary by numerical modeling. Water levels and coastal floods induced by Xynthia are simulated with increased dikes height, preventing flooding of adjacent low-lying areas, and then with dikes lowered to highest high spring tide height and with a second rank of dikes preventing flooding of important issues areas, such as the town of Rochefort. It is shown that raising dikes leads to higher levels of 1.2 m in Rochefort compared to the simulation without changing dikes, while protecting issues do not affect the water level in the estuary. Thus, it is demonstrated that the systematic raising of dikes is not a solution because it can increase the vulnerability of important issues areas.; Les submersions marines d’origine météorologique sont des catastrophes naturelles majeures, responsables chaque année de milliers de morts et de milliards d’euros de dégâts. La partie centrale du Golfe de Gascogne est un territoire particulièrement vulnérable à cet aléa, comme nous l’a rappelé la forte submersion engendrée par la tempête Xynthia en 2010. L’objectif de ce travail est d’améliorer la compréhension des surcotes et des submersions marines dans cette zone de France dans une approche pluridisciplinaire mêlant la géomorphologie, l’océanographie et l’analyse d’archives historiques. Afin de juger du caractère exceptionnel de Xynthia, une recherche de l’ensemble des submersions marines qui ont affecté la région d’étude depuis 500 ans a été menée. La modélisation numérique des surcotes des 5 tempêtes engendrant des submersions au 20ème siècle, révélées par ces recherches, montre que des conditions météo-marines variées ont induit des niveaux d’eau et des submersions comparables à ceux provoqués par Xynthia. Ce constat est en désaccord avec les estimations de périodes de retour de niveau marin extrêmes basées sur l’analyse statistique de mesures marégraphiques et met en avant l’apport de l’approche historique dans de telles problématiques. Devant la forte vulnérabilité des Pertuis Charentais aux submersions marines, la modélisation statique de la submersion marine, méthode simple mais néanmoins fréquemment utilisée pour estimer l’extension des zones inondées, a été évaluée. Cette méthode fournit de bonnes estimations de l’extension de l’inondation dans les zones de faibles altitudes caractérisées par une faible distance entre le trait de côte et la limite continentale de la zone inondable, mais mauvaises lorsque cette distance est grande. En effet, lorsque l’inondation se propage loin du trait de côte, la dynamique de l’écoulement ne peut plus être négligée sur ces grandes distances. Afin d’anticiper de futures submersions, deux configurations des digues ont été testées par modélisation numérique au travers de l’exemple de l’estuaire de la Charente. Les hauteurs d’eau et l’inondation de Xynthia sont simulées en augmentant la hauteur des digues de l’estuaire, empêchant toute inondation des zones basses adjacentes ; puis en abaissant les digues bordant l’estuaire au niveau des plus hautes marées astronomiques et en créant une seconde rangée de digues protégeant les zones habitées. Cette seconde configuration permet l’inondation des zones non habitées mais empêche l’inondation des zones à enjeux importants, comme la ville de Rochefort. Il est montré que la rehausse de l’ensemble des digues entraîne des niveaux d’eau supérieurs de 1.2 m à Rochefort par rapport à la simulation sans modification de digues, alors que l’abaissement de celles-ci et la protection des zones à forts enjeux ne modifient pas la hauteur d’eau dans l’estuaire. Ainsi, la rehausse des digues côtières n’est pas une solution systématique car la protection contre l’inondation de toutes les zones côtières peut augmenter la vulnérabilité des zones à forts enjeux.

Depuis le passage du cyclone Hugo en 1989, la Guadeloupe est plus ou moins préparée à affronter un nouvel évènement cyclonique (alerte météo, abris anti-cycloniques, etc.). En revanche, pour ce qui concerne les tsunamis, ce n’est que depuis quelques années (après le tsunami de 2004 dans l’océan indien, le séisme de Haïti de 2010 et le tsunami du Japon de 2011) qu’une prise de conscience du risque encouru dans la Caraïbe et plus particulièrement dans l’archipel guadeloupéen s’est faite. Des projets d’évaluation de ces risques ont alors vu le jour et c’est dans le cadre de l’un d’eux (projet INTERREG IV TSUNAHOULE) que l’étude de l’aléa submersion marine pour la réserve naturelle de Petite-Terre a été réalisée. Au travers de 3 scénarios extrêmes choisis en accord avec les connaissances météorologiques et géologiques de la région, les impacts modélisés d’un tsunami, d’une houle de nord longue période et d’un cyclone de catégorie 4-5 sont présentés et discutés distinctement après avoir dressé un bilan des différents enjeux de la réserve, ce qui mène à une réflexion sur la vulnérabilité des occupants de la réserve face à ces aléas naturels. Since the tropical hurricane Hugo devastated Guadeloupe Archipelago in 1989, the island is more or less prepared to face another cyclonic event (alerts, shelters, etc.). On the other hand, tsunamis have only become a great concern in the Caribbean and more particularly in Guadeloupe for a couple of years (after the 2004 Indian Ocean tsunami, the 2010 Haiti earthquake and the 2011 Japan tsunami). Thus research projects have been led to try to assess marine submersion hazards as the INTERREG IV TSUNAHOULE project in which this study of the natural sanctuary of Petite-Terre has been done. Through 3 extreme scenarios chosen in agreement with meteorological and geological knowledge in the region, the modeled impact of a tsunami, a long period north swell, and a 4-5 category hurricane are presented and discussed separately after having detailed the different stakes of the sanctuary, which leads to start on thought about the vulnerability of its inhabitants, temporary or not, in front of those natural hazards.

The importance of the age of waves and of resonance on the continental shelf: the case of the Xynthia storm, February 2010. The Xynthia storm severely hit the coastlines of Charente Maritime and Vendée (central part of the Bay of Biscay) in the night between the 27th and the 28th February 2010 of February 2010. The associated storm surge exceeded 1.5 m in la Rochelle while being in phase with a high spring tide, causing the overall sea-level to reach the exceptional value of 8.0 m above marine chart datum. Numerous dykes and dunes were flooded or breached and large coastal areas were flooded. This study aims to improve understanding the physical processes responsible for this exceptional storm surge by means of numerical modeling. A modeling system coupling the codes SELFE (Zhang et al., 2008) and WWIII (Tolman, 2009) was implemented over the North-East Atlantic Ocean and resulted in tides and wave predictions with errors of the order of 1 to 2% and 15%, respectively. The storm surge was well predicted in the Bay of Biscay, with only a 0.1 m underestimation of the peak. The analysis of model results revealed that the storm surge was due mainly to the SW wind that induced an Ekman pumping, amplified by the presence of young and steep waves in the bay of Biscay. Such wave conditions are related to the uncommon track of Xynthia, which crossed the Bay of Biscay from SW to NE. The presence of 6-hour oscillations in both the measured and modeled storm surge was interpreted as resulting from a resonant phenomenon of the storm surge over the continental shelf., La tempête Xynthia a sévèrement touché les littoraux de Charente Maritime et de Vendée dans la nuit du 27 au 28 février 2010. La surcote associée a dépassé 1.5 m à la Rochelle et était en phase avec une marée haute de vives-eaux, si bien que le niveau de la mer a atteint la cote exceptionnelle de 8.0 m par rapport au zéro hydrographique. De nombreuses digues et cordons dunaires ont été submergés et se sont rompus et de larges territoires ont été submergés. Cette étude vise à mieux comprendre par modélisation numérique les processus physiques ayant généré une telle surcote. Un système de modélisation réalisant le couplage des codes SELFE (Zhang et al., 2008) et WWIII (Tolman, 2009) a été implémenté sur l’Atlantique NE et permet de reproduire les marées et les vagues avec des erreurs de l’ordre de 1 à 2% et 15%, respectivement. Le pic de la surcote pendant Xynthia est également reproduit de façon satisfaisante dans l’ensemble du Golfe de Gascogne, avec une légère sous-estimation de l’ordre de 0.1 m. L’analyse des résultats du modèle montre que la majeure partie de la surcote est due au vent de SW qui a généré un pompage d’Ekman, amplifié par la présence de vagues jeunes et cambrées dans le Golfe de Gascogne. La présence d’oscillations de période 6 h dans les signaux de surcote mesurés et modélisés est interprétée comme résultant d’un phénomène de résonnance de l’onde de tempête sur le plateau continental., Bertin Xavier, Bruneau Nicolas, Breilh Jean-François. Importance de l’âge des vagues et de la résonance sur le plateau continental : le cas de la tempête Xynthia, février 2010. In: Evénements extrêmes fluviaux et maritimes. Leurs variabilités spatiales et chronologiques dans l'ouest de l’Europe. 34èmes journées de l’hydraulique Paris, 1 et 2 février 2012. 2012.

From the study of past coastal flooding events and in situ measurements realised during this work, the main objective of this thesis was to better understand the atmospheric, marine and hydro-sedimentary processes that take place during coastal flooding along the coasts of Brittany., À partir d'une approche basée sur l'étude d'évènements de submersion passés et d'épisodes observés durant ce travail, l'objectif de cette thèse était de mieux comprendre les processus atmosphériques, météo-marins et hydro-sédimentaires qui interviennent lors des submersions marines sur les côtes bretonnes. Dans un premier temps, tous les épisodes de submersions marines qui ont eu lieu depuis 1960 en Bretagne sont recensés puis analysés à une échelle régionale afin de cibler les situations atmosphériques considérées comme " à risque ". L'analyse des conditions synoptiques durant ces épisodes passés montre que la position du centre dépressionnaire et le gradient de pression au moment des pleines mers, jouent un rôle essentiel dans la localisation des secteurs submergés. Le gradient de pression s'avère être l'élément fondamental car il détermine l'ensemble des paramètres qui rentrent en compte dans l'élévation exceptionnelle du niveau d'eau à la côte. L'analyse de l'évolution de ces situations atmosphériques depuis les cinquante dernières années indique une augmentation des situations à fort gradient de pression de sud-ouest et une baisse des épisodes de nord-ouest et de nord-est. Dans un deuxième temps, l'étude des processus météo-marins à l'échelle locale indique que depuis 1960, 95 % des submersions ont été générées par la combinaison d'une marée à fort coefficient, d'une surcote (générée par une faible pression atmosphérique et l'action de vents d'afflux) et d'une forte agitation marine. En Bretagne, le passage de fronts froids actifs n'intervient que dans 30 % des cas de submersion mais peut jouer un rôle sur certains sites. L'étude du phénomène de runup à partir de mesures in situ sur deux plages du Finistère apporte un certain nombre de réponses aux questions relatives à ce phénomène jusqu'alors peu étudié. En milieu macrotidal et mégatidal, l'emploi de la pente de la zone intertidale avec les formules issues de la littérature sous-estime vraisemblablement les valeurs de runup. L'utilisation de la pente de la portion mobile prévaut. Dans un troisième temps, la question du risque de submersion marine a été abordé à travers une démarche de recherche appliquée. Une méthode de prévision multi-scalaire des situations à risque en Bretagne et une méthode de cartographie du risque de submersion sont élaborées.

National audience; L'île de Mayotte est exposée aux submersions marines liées aux surcotes d'origine cyclonique. Or, le rôle de la houle cyclonique sur ces surcotes reste aujourd'hui peu connu. L'objectif de ces travaux est d'estimer les surcotes liées à la houle cyclonique (set-up) afin de mieux appréhender leur influence sur les submersions marines. Pour cela le modèle SWAN a été mis en place et forcé par des vents cycloniques (SeaWinds, NOAA) et les conditions de vagues environnantes (modèle WaveWatch3, NOAA). Les simulations réalisées sur des scenarios réels et théoriques font apparaître des hauteurs de houle (Hs) relativement importantes (jusqu'à 7 m à l'ouest du lagon) tandis que le set-up reste globalement modéré (moins d'1 m), même dans les zones fermées du lagon.

Le littoral du Nord-Pas-de-Calais consiste en grande partie en de larges plages sableuses et en dunes côtières, localement interrompues par des estuaires, des agglomérations côtières et quelques falaises rocheuses. Comme toutes les côtes basses, les littoraux meubles du Nord-Pas-de-Calais sont sujets à des phénomènes d’érosion et de submersion marine, certains secteurs de dunes côtières étant caractérisés par un recul du front dunaire depuis plusieurs décennies. Les dunes littorales constituent souvent un rempart naturel protégeant des zones de polders de la plaine côtière des attaques de la mer et leur érosion ne fait qu’augmenter les risques de submersion marine pendant les tempêtes. La zone côtière du Nord-Pas-de-Calais étant densément peuplée, le recul du trait de côte et les submersions de tempête représentent une menace pour les riverains dans plusieurs secteurs de ce littoral. Le caractère macrotidal (marnage > 4 m) du littoral du Nord-Pas-de-Calais résulte toutefois en une atténuation des effets des tempêtes, car les fluctuations du niveau d’eau dues à la marée limitent le temps pendant lequel les phénomènes d’érosion et de submersion marine peuvent se produire. L’élévation récente du niveau de la mer dans la région suggère cependant que les phénomènes d’érosion littorale et de submersion marine risquent d’augmenter pendant les prochaines décennies., The coast of the Nord-Pas-de-Calais region largely consists of wide sandy beaches and coastal dunes, locally interrupted by estuaries, coastal settlements and some rocky cliffs. Similarly to most low-elevated coastlines, some of the unconsolidated shorelines of the Nord-Pas-de-Calais experience coastal erosion and marine flooding, with some coastal dunes undergoing erosion and coastline retreat since several decades. The coastal dunes often represent a natural barrier protecting the low-lying reclaimed land of the coastal plain from the sea and their erosion increases the risks of flooding during storm events. Because the coastal zone of the Nord-Pas-de-Calais region is densely populated, coastal retreat and marine flooding represent natural hazards threatening the costal populations in several areas along the shore. The potential impacts of storms are limited, however, due to the macrotidal regime (tidal range > 4 m) in the coastal zone of the region, which restricts the length of time during which coastal erosion and marine flooding can occur at high tide. In spite of this, the recent rise in sea level observed from tide gauge data stations in close proximity suggests that the risk of coastal erosion and marine flooding may increase during the next decades in this region.

The variations of sea level during strong storm surges affect the coast provoking the severe flooding. The aim of this thesis is to provide a better understanding, using numerical modelisation (TELEMAC), of interactions between storm surge / tide / wave / wind in the generation and propagation of storm surges and tidal waves in the Pertuis Charentais, which, by a complex coastal line and shallow waters, are a site of great interest for this type of study. In this thesis, we have demonstrated that taking into account of these interactions is necessary for any model which aims to forecast precisely the strorm surges in the Pertuis Charentais.; Les variations du niveau marin lors des grandes tempêtes affectent le littoral en provoquant de sévères inondations. L'objectif de cette thèse est d'apporter, grâce à la modélisation numérique (chaîne TELEMAC), une meilleure compréhension des phénomènes d'interaction entre surcote / marée / houle / vent dans la génération et la propagation des surcotes et des raz de marée dans les Pertuis Charentais, qui, grâce à une ligne de côte complexe et des faibles profondeurs, représentent un grand intérêt pour ce type d'étude. Dans cette thèse, nous avons démontré que la prise en compte de ces interactions est indispensable pour un modèle qui prétend à une prédiction précise des surcotes dans les Pertuis Charentais.

National audience; Lorsqu'une dépression passe au nord-ouest de Brest, les vents qu'elle génère provoquent une surélévation du niveau de la mer pouvant atteindre 1,45 m. Selon la trajectoire de la dépression, l’occurrence des surcotes est plus ou moins grande et leur durée plus ou moins longue. Analyse de la série 1894-1995.

The sea level rise expected for the forthcoming decades could have the following consequences on coastal environments: permanent flooding of lowlands, such as deltaic plains, lagoonal shores, salt marshes, coral reefs; enhanced erosion on cliffs and beaches; increased salinization of estuaries and salt contamination of fresh water aquifers. Frequency and magnitude of storm surges might also be increased., L'élévation du niveau de la mer attendue dans les prochaines décennies devrait avoir les conséquences suivantes sur les côtes : submersion permanente d'espaces littoraux bas, comme les plaines deltaïques, les bords de lagunes, les marais maritimes, les récifs coralliens ; accélération de l'érosion des falaises et des plages ; accroissement de la salinisation des estuaires et contamination par le sel de nappes phréatiques d'eau douce. La fréquence et la magnitude des surcotes pourraient aussi être augmentées., Paskoff Roland. Conséquences possibles sur les milieux littoraux de l'élévation du niveau de la mer prévue pour les prochaines décennies . In: Annales de Géographie, t. 107, n°600, 1998. pp. 233-248.