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Les dunes sous-marines

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Dunes surimposées au Banc de la Schôle (Nord de Jersey) - Levé SMF du SHOM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Des bancs de sable, dont la dimension est de l'ordre de la dizaine de kilomètres de large, s'observent sur les fonds marins, notamment dans le sud de la Mer du Nord. Sur leurs flancs, ou isolées sur les fonds, existent également des structures sableuses beaucoup plus mobiles : les dunes, dont la hauteur varie de quelques décimètres à une vingtaine de mètres.

Le régime hydrodynamique de marée, couplé à l'action des houles, déplace ces dunes de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres par an.

Evolution du profil d'une dune de la Mer du Nord sur une période de 32 mois


Sur la figure ci-dessus l'on voit que la hauteur de la crête a évoluée sur plus de 3,5m, que ses flancs se sont déplacés d'une trentaine de mètres.

Cette dynamique sédimentaire constitue potentiellement un danger pour la navigation. Celui-ci est actuellement maîtrisé, dans le rail de navigation de la Mer du nord, par un suivi régulier des dunes depuis une vingtaine d'années. Les dunes et bancs existent en de nombreux endroits de la Manche et à l'ouest de la Bretagne. Plus au sud, ces dunes sont essentiellement observées aux abords et à l'intérieur des estuaires de la Loire et de la Gironde et dans la partie septentrionale de la Corse. Des études sur les propriétés des dunes ont été réalisées avec les universités de Lille (USTL) et Rouen et la modélisation de la dynamique des dunes a été réalisée en collaboration avec l'Université de Toulouse. L'étude des structures sableuses sous-marines a donné lieu à de nombreuses publications dont certaines ont été pilotées par notre laboratoire au SHOM (Bibliographie).

Au niveau international, le SHOM a co-organisé trois colloques sous l'égide de la North Sea Hydrographic Commission afin d'évaluer l'état de la connaissance scientifique sur les dunes et leurs déplacements. Les trois colloques se sont déroulés en France, au Pays-Bas et en Grande-Bretagne.

Le site du SHOM héberge les articles des colloques MARID


Ces colloques ont permis de confronter les modélisations physique et numérique vis-à-vis des observations de terrain. Ces études couvrent de nombreux domaines de recherche ne pouvant être résumés ici. Elles permettent en particulier d'améliorer les méthodes de levés hydrographiques dans les milieux dont les fonds sont évolutifs. Ces travaux ont permis d'améliorer les méthodes de levés hydrographiques, d'aborder l'approche par modélisation et de mieux paramétrer les phénomènes physiques mis en jeu.

Quelques éléments sur les dunes sous-marines


Des prélèvements réalisés le long des profils des dunes ont permis d'estimer la variabilité sédimentaire et donc d'affiner les modèles décrivant la dynamique sédimentaire de telles structures.

Photographies de prélèvements réalisés en trois endroits distincts d'une dune
Variation des pourcentages des différentes classes granulométriques
(G= gravier ; SM = sable moyen ; SG = sables et graviers ; SF= sable fin ; C= Cailloutis)
Classification des dunes

Les levés hydrographiques du chenal de navigation de la Mer du Nord sont maintenant effectués dans le cadre d'un programme long terme. Le projet "Evolution des dunes" est à l'interface entre les études amont, les levés hydrographiques et la gestion des données historiques.

Le projet " Evolution des dunes "


Le projet a pour objectif la détermination et la cartographie des secteurs concernés par le déplacement des dunes et bancs de sable sur le plateau continental français. Il a pour objectifs de répondre aux besoins de la sécurité de la navigation, d'optimiser les levés hydrographiques, d'améliorer les méthodes de recherche d'objets enfouis, de répertorier les stocks sableux et leur dynamique, d'étudier l'impact du phénomène sur la propagation des ondes acoustiques.

Un inventaire des levés bathymétriques et de la bibliographie a été réalisé afin de déterminer les zones présentant des bancs sableux ou des dunes afin de les cartographier dans un SIG.

Les différents paramètres morphologiques des dunes sont déterminés à l'aide d'un logiciel semi-automatique, développé pour le SHOM par la société RMS. Ce logiciel est basé sur l'utilisation de données bathymétriques haute résolution issues de sondeurs multifaisceaux selon la chronologie suivante :

- La bathymétrie est analysée pour élaborer un modèle numérique de terrain (MNT),

- Le logiciel trace le contour des structures rencontrées et délimite les différentes dunes avec un affinement éventuel par l'opérateur.

Délimitation des différentes dunes présentes et réalisation d'in transect
Paramètres calculés d'une dune sous-marine

 

 

 

Chaque dune est définie par son contour et par les paramètres caractéristiques des dunes :

  • La profondeur du sommet
  • La hauteur
  • La largeur
  • L'extension longitudinale
  • La sinuosité de la dune
  • La longueur du flanc raide
  • La longueur moyenne du flanc raide
  • La longueur du flanc doux
  • La longueur moyenne du flanc doux
  • L'angle du flanc du raide
  • L'angle du flanc doux
  • L'indice de symétrie
  • La plus forte pente
  • La zone de plus forte pente
  • La distance avec la dune suivante
  • Les coordonnées de la crête, …





Cette mise en paramètres des dunes permet en particulier de sauvegarder les données en Base de Données et de pouvoir visualiser au moyen d'un SIG l'évolution de chaque dune au cours du temps et de voir comment ont évolué les différents paramètres, dont en particulier le point haut.    


La première étape du projet Evolution des dunes de sable s'est achevée fin 2009. Une deuxième étape est en cours de réalisation.

Contours et crête d'une dune incorporés dans un SIG
Evolution de quatre dunes de la Mer du Nord montrant une migration annuelle de 7 à 25 m/an durant la période 1995 - 2007.

 

Bibliographie

 

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  • Garlan T., 1995. Caractérisation des fonds et des sédiments sous-jacents du plateau continental au domaine océanique. Revue Scientifique et Technique de la Défense, 2, 169-172.

  • Garlan T., 2004. Apports de la modélisation dans l'étude de la sédimentation marine récente. Mémoire d'HDR, Université des Sciences et Techniques de Lille: 155 p. Téléchargeable sur le site de l'Association des Sédimentologistes de France : ASF/publications/Université de Lille

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  • Idier D., 2002.Dynamique des bancs et dunes de sable du plateau continental: observations in-situ et modélisation numérique. Mémoire de thèse INP Toulouse-SHOM.

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  • Le Bot S., Morphodynamique de dunes sous-marines sous influence des marées et des tempêtes. Processus hydro-sédimentaires et enregistrement. Mémoire de Doctorat Université de Lille-SHOM, 273p. 2001.

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