La zone littorale constitue l'un des milieux les plus variables et complexes de la planète. Lieu de vie et de travail pour plus de 60 % de la population mondiale, elle souffre d'une pression anthropique élevée et croissante. La préservation de ce milieu fragile d'intérêt socio-économique important nécessite une connaissance des processus contrôlant son évolution. Depuis trois ans, des chercheurs du CNRS et des universités de Bordeaux, Caen, Dunkerque, Grenoble, Lille, Marseille, Pau, Perpignan, Toulon et Toulouse ont entrepris, dans le cadre du Programme national environnement côtier (PNEC), une recherche¹ sur l'évolution des littoraux à plages sableuses. Au delà des résultats acquis, il convient d'insister sur la démarche "pluri-méthodologique" et pluridisciplinaire adoptée.

De nombreuses plages sableuses sont actuellement en cours de démaigrissement² et de recul. La cause essentielle de cette érosion tient au déficit naturel en sédiments dans le domaine côtier, enregistré depuis quelques milliers d'années et aggravé au cours du siècle dernier par l'action de l'homme (i.e. travaux d'aménagement des cours d'eau, extractions de granulats). L'objectif principal de la recherche sur l'évolution des littoraux à plages sableuses est de mieux comprendre le fonctionnement de la zone littorale et d'identifier les facteurs contrôlant, d'une part les échanges sédimentaires au sein et entre les différentes entités du système que constituent la plage, l'avant-plage et les petits fonds adjacents, d'autre part les interactions entre la morphologie et l'hydrodynamique. Une attention particulière est portée aux conditions de tempête et au rôle des barres sableuses sur la stabilité des plages et du rivage.

Les études en cours s'intéressent à trois groupes de mécanismes : les phénomènes hydrodynamiques, qui jouent un rôle moteur en dynamique sédimentaire ; les processus hydro-sédimentaires, qui concernent la réponse des particules sédimentaires à l'action locale des agents hydrodynamiques et contrôlent les flux sédimentaires ; l'évolution morphodynamique, qui reflète en termes d'érosion et d'accumulation l'ajustement des fonds marins et du rivage à la variabilité spatiale des flux sédimentaires.

Les chercheurs privilégient deux approches méthodologiques complémentaires : une approche fondée sur l'observation et l'expérimentation de terrain et de laboratoire d'une part, une approche par modélisation d'autre part. Les recherches sont menées dans trois sites-ateliers représentatifs de la diversité du littoral français : la plage de Sète, sur le littoral languedocien, représente un milieu dominé par les houles ; la plage du Truc Vert, sur la côte Aquitaine, est typique d'un milieu mésotidal³ soumis à de grandes houles océaniques ; enfin, la plage d'Omaha Beach en Baie de Seine est représentative d'un milieu macrotidal³ soumis à des houles modérées.

Observation et expérimentation de terrain et de laboratoire
L'observation de terrain permet d'acquérir l'ensemble des données indispensables à la caractérisation du site, à l'identification et à l'analyse des phénomènes (hydrodynamiques, hydro-sédimentaires et morphodynamiques), et à la mise en œuvre et à la validation des modèles. Cette approche comprend :

des mesures hydrodynamiques (courant, houle, turbulence) et hydro-sédimentaires (concentration de sédiment en suspension, flux sédimentaire).

Figure 1 : Relevé bathymétrique de la zone du Truc Vert (presqu'île du Cap Ferret), correspondant à l'encart de la figure à la Une de ce numéro.

Les mesures in situ sont réalisées à l'aide de multiples instruments océanographiques incluant des capteurs de pression, des courantomètres électromagnétiques et acoustiques, des turbidimètres isolés, disposés en réseau ou concentrés sur une station (voir figure 2).
Ces mesures à point fixe, dites eulériennes, sont associées à des traçages fluorescents à caractère lagrangien, destinés à quantifier le transport sédimentaire en charriage sur le fond. L'observation de terrain est complétée par des expérimentations en milieu contrôlé sur des maquettes qui constituent des modèles physiques reproduisant à petite échelle la réalité.

Modélisation
Cette approche consiste à simuler :

l'évolution morphodynamique, sur la base de la loi de conservation des sédiments remaniés.

L'amélioration de la connaissance des processus affectant la zone littorale permettra d'accroître les capacités de prédiction des modèles opérationnels d'étude d'impact. C'est entre autres le cas pour ce qui concerne l'évaluation des conséquences des activités humaines et l'aménagement littoral, dans le contexte d'un réchauffement de la planète.

© CNRS, Photo : G. Chapalain

Figure 2 : Station d'acquisition de mesures benthique autonome (SAMBA) à bord du navire océanographique de l'INSU/CNRS "Côtes de la Manche".

© D. Astruc & A.-L. Cadène, INPT

Figure 3 : Simulation de l'évolution spatio-temporelle de l'élévation de la surface libre de la mer associée à l'onde infragravitaire de coin générée par une houle se propageant sous incidence nulle sur une plage de pente constante.

¹ Le projet de recherche, développé dans le cadre de l'Action de recherche thématique (ART) "Hydrodynamique sédimentaire" du PNEC, s'articule avec d'autres études menées dans le cadre de programmes nationaux (Programme "Atmosphère-Océan à Multi-échelles" (PATOM) du CNRS, Programme LITEAU du Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement) et européens.

² Enlèvement du sable d'une plage par les courants marins.

³ Sachant que le marnage est la différence de hauteur entre une pleine mer et une basse mer consécutives, les différents régimes de marée sont définis comme suit ;