MOdélisations et Observations du transfert Sédimentaire et courants de Turbidité Impactant les Canyons sous-marins – MOOSTIC

Le projet s’appuie sur une approche intégrée combinant modélisation numérique et observations in situ afin de mieux comprendre la dynamique des canyons sous-marins et ses impacts.
(1) Modélisation hydrodynamique 3D haute résolution : développement de simulations réalistes de la circulation interne des canyons (marée interne, ondes inertielles, gradients de densité et interactions avec la bathymétrie) à l’aide du modèle CROCO.

(2) Modélisation du transport sédimentaire : couplage avec le modèle MUSTANG pour simuler les processus d’érosion, de transport, de dépôt et de remise en suspension des sédiments dans l’ensemble de la colonne d’eau.

(3) Simulation des courants de turbidité : utilisation du modèle NIXES-TC pour représenter les écoulements gravitaires (avalanches sous-marines), analyser leur propagation, leur capacité d’érosion et leurs effets sur la morphologie des fonds et la propagation acoustique.

(4) Campagne d’observations en mer : acquisition, epndant une année, de données entre 500 et 4 000 m de profondeur grâce à des mouillages instrumentés (ADCP, capteurs de turbidité, pièges à particules), réalisation en mer de profils CTD/LADCP et des levés bathymétriques afin de caractériser la variabilité saisonnière et les événements extrêmes.

(5) Validation et intégration des résultats : confrontation des simulations aux observations pour identifier les processus dominants et leurs forçages, construire des scénarios d'évolution sédimentaire et évaluer leurs impacts sur la morphologie des fonds, les transferts de matière vers l’océan profond et les propriétés acoustiques du milieu.

Les résultats attendus sont une compréhension des processus physiques induits dans les canyons sous-marins en relation avec les forçages tels que la météorologie de surface, la stratifications des eaux et le contrôle sur le transport sédimentaire induit, dont la génération de courants de turbidité.
Le projet devra, d'une part, produire un jeu de données dans le canyons sous-marins du Guilvinec, entre 500 et 4000 m de profondeur, permettant une description novatrice des processus. D'autre part, le projet apportera une capacité d emodélisation 3D réaliste interfacée avec des modélisations de large emprise de la marge Atlantique Française.

Les développements réalisés ouvriront la voie à une généralisation de cette approche à d'autres canyons sous-marins français et internationaux, ainsi qu'à son intégration dans des systèmes opérationnels de prévision et de surveillance des grands fonds. À terme, ils contribueront au développement de jumeaux numériques de l'océan profond, à l'amélioration de l'évaluation des risques pesant sur les infrastructures sous-marines critiques et à une meilleure prise en compte des processus hydro-sédimentaires dans les stratégies de gestion, de protection et de souveraineté maritime. Les outils et jeux de données produits constitueront également une base pour de futurs projets nationaux et européens sur les grands fonds, devant le changement climatique et la résilence nécessaire pour la biodiversité marine associée aux canyons sous-marins, spécialement riche et fragilisée. Dans le court terme, notre contribution serait spécialement utile dans le cadre du PEPR Granfs Fonds Marins, en cours.

Le projet produira des articles scientifiques et une valorisation dans des conférences dédiées à sa thématique. Une thèse de doctorat y est associée.

Le projet MOOSTIC cible le transfert sédimentaire dans les canyons sous-marins, véritables corridors naturels reliant les apports sédimentaires du plateau continental aux grandes profondeurs océaniques, où les courants sédimentaires peuvent affecter les propriétés physiques et acoustique de l'eau et sculpter le fond de l'océan par de changements bathymétriques rapides. Ces transferts jouent un rôle essentiel dans les cycles biogéochimiques globaux, dont le cycle du carbone, ainsi que dans le transport de polluants et de microplastiques. Ces canyons, peu étudiés à ce jour, sont aussi des zones critiques pour la biodiversité marine, mais également pour la sécurité des infrastructures sous-marines, telles que les câbles de télécommunication.

L’objectif principal de MOOSTIC est de développer des modélisations numériques 3D innovantes, intégrant les processus hydrodynamiques et sédimentaires propres à ces environnements complexes. En parallèle, le projet prévoit des campagnes d’observation dans le canyon du Guilvinec, dans le golfe de Gascogne, afin de collecter de nouvelles données, de 500 à 4000 m de profondeur, sur les apports sédimentaires, les courants de turbidité et la circulation au sein des canyons. Ces observations permettront de valider les modèles développés et d’identifier les mécanismes à l’origine des transports sédimentaires, de leur dynamique et de leur impact écologique.

Le projet s’articule autour de quatre axes principaux :

- Modélisation hydrosédimentaire réaliste des processus internes des canyons à l’aide des outils CROCO et MUSTANG.

- Simulation des courants de turbidité à l’aide du modèle Nixes-TC pour évaluer leur influence sur la morphologie des fonds marins.

- Acquisition de données in situ, avec des mesures sur un an dans le canyon du Guilvinec pour capturer les dynamiques saisonnières et les processus physiques clés.

- Intégration des données sédimentaires et modélisations numériques, afin d’évaluer l’impact du transport sédimentaire sur l'environnements physique, les propriétés acoustiques des masses d'eau et les changements bathymétriques. et d'apprécier les répercussions sur les habitats profonds et les infrastructures sous-marines.

Au-delà des avancées scientifiques, MOOSTIC vise aussi à contribuer à des enjeux stratégiques en matière de défense, en lien avec l'évolution navale à l'embouchure des canyons et la surveillance des infrastructures sous-marines. Le projet produira des outils de modélisation d'aide à la gestion des ressources marines, à la préservation des écosystèmes profonds, et à la compréhension des impacts du changement climatique sur les processus de l'océan profond.