MorphoDYNAmique des embouchures tidales: MOdélisation numérique 3D et impacts sur la circulation des polluants. – DYNAMO

Un nouveau système de modélisation numérique 3D permettant de simuler la circulation hydrodynamique, les vagues le transport sédimentaire et l'évolution du fond sera amélioré et appliqué à l'embouchure de la lagune de Bonne-anse.
Des mesures de terrain seront réalisées afin de caractériser la circulation hydrodynamique et la propagation des vagues au niveau du site d'étude. Des bathymétries répétitives et un système de vidéo-imagerie permettront de suivre les évolutions morphologiques du site d'étude.

Ce projet permettra tout d'abord d'appliquer un système de modélisation morphodynamique 3D entièrement couplé aux environnements d'embouchures tidales.
L'application de ce système de modélisation numérique et les mesures de terrain permettront de mieux comprendre les processus physiques contrôlant la dynamique des embouchures tidales, Une importance particulière sera donnée aux relations avec les littoraux adjacents et la circulation des polluants dans la lagune.

Le système de modélisation numérique SELFE est utilisé par 6 chercheurs et doctorants du laboratoire LIENSs: les améliorations réalisées dans DYNAMO seront bénéfiques aux autres projets de LIENSs utilisant ce système de modélisation.
Les processus physiques mis en évidence dans DYNAMO seront sans doute exportables à d'autres environnements d'embouchure et d'estuaires.

Dodet, G., Bertin, X., Bruneau, N., Fortunato, A.B., Nahon, A. and Roland, A., 2013. Wave-current interactions in a wave-dominated tidal inlet. Journal of Geophysical Research: Oceans, Volume 118, Issue 3, 1587–1605,

Les embouchures tidales constituent des voies de navigation et contrôlent la stabilité des littoraux adjacents et les échanges en eau, en sédiments et en matières dissoutes entre l’océan et les lagunes côtières. Ces embouchures ont donc des importances socio-économique et environnementale croissantes à l’échelle de la planète, particulièrement en Europe du fait de leur rôle clé pour l’aquaculture et le tourisme. Les embouchures tidales sont caractérisées par une dynamique intense, en raison de forts courants de marée, de chenaux peu profonds et de vagues souvent énergétiques. Cette forte dynamique induit des évolutions morphologiques importantes et rapides, rendant leur comportement difficile à prévoir et leur gestion durable difficile à réaliser. Afin de résoudre ces problèmes, le développement de systèmes de modélisation morphodynamique apparait comme l’une des perspectives les plus prometteuses. Ces systèmes réalisent le couplage entre des modèles de circulation hydrodynamique, de propagation des vagues, de transport sédimentaire et d’évolution du fond. Les versions 2DH de tels systèmes ont connu un fort développement au cours des deux dernières décennies, mais la qualité de leurs prédictions se dégrade lorsque les vagues sont énergétiques ou que les chenaux présentent des méandres. Ce problème est lié à l’approche 2DH, qui empêche une représentation verticale correcte des processus induits par les vagues ou de la circulation dans les méandres. Alternativement, le développement de systèmes de modélisation 3D constitue donc une perspective très prometteuse.
Les objectifs principaux de DYNAMO sont : (1) le développement d’un système de modélisation morphodynamique 3D, intégrant les théories récentes sur les interactions vagues/courants et la turbulence; (2) l’application de ce système de modélisation à un système embouchure/lagune ayant d’importants enjeux socio-économiques et environnementaux; (3) l’évaluation de la plus-value des approches 3D par rapport aux approches classiques 2DH; (4) l’amélioration des connaissances sur la dynamique des embouchures tidales, particulièrement en ce qui concerne les relations avec les littoraux adjacents; (5) l’étude de l’impact des évolutions morphologiques de l’embouchure sur les temps de résidence et la circulation de polluants dans la lagune. Pour atteindre ces objectifs, DYNAMO propose de réaliser des développements numériques portants sur les interactions vagues/courants en 3D, la représentation de la turbulence et de l’algorithme pour calculer l’évolution du fond, qui seront intégrés dans le système de modélisation communautaire SELFE. Le système de modélisation ainsi amélioré sera appliqué à la baie de Bonne-Anse, située à l’embouchure de la Gironde et caractérisé par des changements morphologiques très rapides et des enjeux socio-économiques et environnementaux importants. Les prédictions du modèle seront calibrées et validées grâce à des données de bathymétrie, de vagues de courants et de vidéo-imagerie acquises dans le cadre du projet. Une fois validé, le système de modélisation sera utilisé pour étudier les processus physiques contrôlant les relations entre l’embouchure et ses littoraux adjacents. L’impact de la morphodynamique sur les temps de résidence et la circulation des polluants constitue une approche inédite et sera ensuite analysé. DYNAMO va premièrement permettre l’obtention d’un système de modélisation « dernier cri », qui sera utilisé par plusieurs des membres de l’équipe au-delà du projet et dont les développements numériques seront partagés avec la communauté française (notamment les équipes développant TELEMAC et MARS). L’approche 3D inédite dans ce type d’environnement côtier va permettre la production de connaissances scientifiques inédites à un niveau international. Finalement, ces connaissances permettront d’améliorer la gestion du système côtier étudié alors que des conclusions plus génériques et applicables à d’autres systèmes seront aussi proposées.