Laboratoire Morphodynamique Continentale et Côtière

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Qui sommes-nous ?


Le laboratoire Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C) est un laboratoire de recherche fondamentale et appliquée de 50 permanents (environ 90 personnes avec les doctorants, post-doctorants, etc.). Le laboratoire est présent sur deux sites géographiques, Caen et Rouen. Nous sommes membres de l’Observatoire Ecce Terra, de la Fédération de Recherche SCALE et du Centre de recherche en Environnement Côtier. Nos domaines de compétences sont ceux des Géosciences et des Sciences de l’Environnement bâtis autour de personnels affiliés à 3 tutelles différentes (CNRS, Université de Caen Normandie et Université de Rouen Normandie).

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Actualités

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Retours de Guyane

Le programme PIGUY a pour objectif de mieux comprendre, sur le long terme, l’évolution d’une côte vaseuse à mangrove vis-à-vis de la remontée du niveau marin. PIGUY vise à caractériser le comblement du plateau continental Sud Américain, au large de la Guyane française Ces travaux font suite à des explorations en zone intertidale et leur prolongation en zone côtière. Les données sont ainsi mise en relation avec les travaux sur la dynamique littorale actuelle des côtes de Guyane. PIGUY est piloté par le LGO-UBS (UMR 6538 Vannes), avec comme participants le BRGM Cayenne, le LEEISA (USR 3456, Cayenne) et M2C. Une mission océanographique, déprogrammée de nombreuse fois (notament à cause du Covid) a enfin pu être réalisée du 19 juillet au 02 aout 2021, sur l’Antéa. Le mission a permis d’acquérir des données sismiques HR dans le proche côtier ainsi qu’au large, incluant un profil de 160 km, de la côte au talus. Les images ont montré de très belles structures, incisions de chenaux, récifs coralliens et différentes unités bien individualisables. Une série de carottes vient compléter le set de données sismiques. Le programme MESH (2021 -2023) " Rôle des Mangroves Et des flux hydroSédimentaires dans le maintien et le renouvellement des ressources Halieutiques "  est soutenu par le Fond européen pour les affaires maritimes et la pêche. MESH vise à mettre en place un dispositif d'acquisition de nouvelles connaissances sur les processus hydro-sédimentaires et biogéochimiques qui conditionnent la distribution des peuplements de palétuviers et leur fonctionnement, pour examiner le rôle des mangroves dans le renouvellement et le maintien de la diversité des juvéniles de poissons et de crustacés : Développement d’indicateurs pour décrire les zones nourricières halieutiques, cartographie des habitats: forêts de mangroves en amont de l’estuaire, Cartographie bathymétrique et nature sédimentaire du fond, Schéma de fonctionnement hydro-sédimentaire. MESH implique le CNRS Guyane (USR LEEISA), l’IRD (UMR AMAP Guyane), l’Ifremer Cayenne) et M2C. Dans le cadre de MESH, une mission a ainsi eu lieu du 13 au 22 mars 2022, avec des moyens nautiques locaux, sur la Rivière de Cayenne, afin de réaliser des prélèvement sédimentaires et du sonar SBL. Parallèlement, des mesures de flux (radiale ADCP) étaient réalisées sur l’aval

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Retours d’Argentine..

Dans le cadre du projet « Hypertide » (programme ECOS-Sud, et projet INSU-SYSTER), deux nouvelles missions ont été réalisées en Argentine en février et mars 2022, après deux années d’interruption. Du 2 au 10 février : B. Tessier (M2C), JY Reynaud (LOG, Lille) et C. Norgeot (MDS), R. Scasso (Univ. Buenos Aires, IGEBA), J. Cuitiño (CONICET, CENPAT) pour la prospection par Géoradar des formations miocènes tidales de la Péninsule de Valdès (Nord Patagonie). L’objectif était d’imager à l’aide de l’antenne GSSI MLF (moyenne-basse fréquence – 80-16 MHz) l’architecture des corps sédimentaires tidaux qui caractérisent le Formation de Puerto Madryn formant la Péninsule. Les performances de cette antenne sont compatibles avec des objectifs de type « remplissage de bassin ». Nous avions également une antenne GSSI 200 MHz HS (pour comparaison des données). Il s’est avéré malheureusement que la formation miocène, à quelques rares exceptions près, est aveugle aux ondes électromagnétiques du GPR. Les raisons à cela ne sont pas encore bien comprises (probablement une trop forte conductivité des formations miocènes en lien avec des circulations tardives de fluides). Nous avons dû finalement changer nos objectifs en acquérant de nouvelles données GPR sur l’architecture des barrières littorales à galets présentes au nord de la Péninsule (Thème central de la thèse de Léo Pancrazzi).

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Retour sur la Dune du Pilat

Dans le cadre des travaux en collaboration entre M2C (B. Tessier), le LOG (JY Reynaud, Univ. Lille), et le CEFREM (N. Robin, Univ. Perpignan) qui ont débuté il y a 1 an, une nouvelle mission de prospection par géoradar (GPR) a été réalisée, du 17 au 20 janvier 2022, sur la Dune du Pilat. L’objectif était d’acquérir des données avec 2 antennes de fréquence différente (900 MHz, GPR GSSI-M2C ; 500 MHz GPR Mala-CEFREM) afin de reconstituer le plus finement possible l’architecture des dunes « transgressives » qui migrent sur le dos de la dune du Pilat et qui contribuent à sa migration vers la terre. L’idée est de comprendre comment s’emboîtent les échelles de temps et d’espace dans la construction de cet édifice éolien. La prospection GPR a été réalisée pour le stage de Master 2 de Malaurie Charpentier, et dont la gratification est co-financée par M2C et le CEFREM.

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Influence de la variabilité basse fréquence sur les tendances piézométriques

L’estimation de l’évolution des niveaux piézométriques est une problématique majeure en contexte de changement climatique (CC). L’eau souterraine est une ressource clé et peut même compter pour plus de la moitié de l’approvisionnement en eau dans certains pays. Dans un but de gestion de la ressource, une des questions majeures pour les administrations publiques est : le niveau des nappes diminue-t-il et ceci est-il lié au CC ? Pour décrire ces évolutions, le réflexe le plus commun est de recourir à une estimation de tendance linéaire. Cependant, la tendance estimée (direction et magnitude) dépend fortement de la longueur de chronique disponible, ce qui peut mener à des interprétations contradictoires de l’évolution de la ressource en eau souterraine. Ceci est souvent causé par l’existence d’une variabilité à long terme des eaux souterraines. Cette variabilité à long terme, également appelée « variabilité basse fréquence » (VBF), provient de la variabilité climatique large-échelle et explique souvent une grande partie de la variabilité totale des niveaux piézométriques. Dans cette étude, à partir de piézomètres peu influencés répartis sur la France Métropolitaine, nous explorons combien les estimations de tendances linéaires sont sensibles à la VBF. Plus particulièrement, nous avons estimé dans quelle mesure les VBF ~7 ans et ~17 ans (prédominantes dans le signal piézométrique) peuvent affecter l’estimation des tendances. Pour cela, nous avons donc filtré individuellement chacune des VBF des chroniques piézométriques, puis réestimé les tendances sur les chroniques filtrées. Les résultats ont montré que les tendances étaient fortement sensibles à la présence de ces VBF dans le signal piézométrique, et ces VBF peuvent alors fortement influencer les tendances estimées soit en les amplifiant, soit en les atténuant. Ces résultats soulignent que : i) attribuer les tendances estimées uniquement au changement climatique serait hazardeux compte-tenu de l’influence importante de la VBF sur les tendances piézométriques ; ii) l’estimation des tendances dans les projections hydrologiques/hydrogéologiques résultant des sorties de modèles de circulation générale pour lesquels la VBF est mal représentée serait sujette à une grande incertitude ; iii) un changement potentiel d’amplitude de la variabilité climatique interne – e.g. augmentation ou diminution de la VBF – dans les prochaines décennies pourrait mener à des changements substantiels des tendances piézométriques.

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Sédimentologie de successions côtières déposées sous l’influence de climats contrastés

Nous présentons ici l’analyse sédimentologique et paléoenvironnementale d'une succession du Jurassique Supérieur affleurant dans l'est de l'Espagne, et qui se caractérise par son abondance de restes de dinosaures. Cette succession s'est déposée dans des zones côtières et alluviales qui étaient latéralement reliées au sud-est des environnements tidaux et marins peu profonds (A). Ces zones côtières et alluviales étaient formées par un large éventail de sous-environnements, comprenant de vastes plaines inondables et végétalisées, des chenaux fluviatiles, des dunes éoliennes, des deltas, des barres d’embouchures et chenaux de distribution associés, et des mares influencées à la fois par des eaux douces et marines (Fig. A). L'analyse de ces dépôts a permis de montrer que le climat était saisonnier, contrôlé par des précipitations de type mousson. Pendant la saison humide, les chenaux fluviatiles subissaient une augmentation rapide du niveau d’eau, et de la vitesse des courants, provoquant de grandes crues. Pendant ces inondations brutales, de gros fragments de troncs d'arbres et de galets argileux étaient transportés, depuis les zones de plaine d’inondation. Des dinosaures pouvaient même être emportés. La présence d’antidunes dans les dépôts de crues témoignent des écoulements hypercritiques dans les chenaux pendant ces événements. Pendant la saison sèche, les chenaux fluviatiles avaient un faible débit d'eau, voire étaient totalement asséchés, leurs sédiments étant alors exposés. Le remaniement par le vent de ces sédiments sableux conduisait à la construction de dunes éoliennes migrant sur la plaine côtière. Un système côtier actuel similaire pourrait être trouvé dans le Parc National des Lençóis Maranhenses (NE du Brésil). Situé dans un milieu avec des précipitations fortes saisonnières, ce système comprend des environnements éoliens, fluviaux et deltaïques très comparables à ceux interprétés dans la succession du Jurassique Supérieur (B -D).

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Le comportement hydrodynamique du sillage d’un mât d’éolienne en présence des trains d’ondes focalisés

Les structures tourbillonnaires derrière un cylindre circulaire en présence des trains d’ondes focalisés et d’un courant hydrodynamique en eaux intermédiaires ont été étudiées en utilisant une approche classique (transformée de Fourier) et une approche non classique (transformée en ondelettes, Morlet 2D complexe). L’analyse par ondelettes est une méthode innovante à cet égard. Trois types de trains d’ondes (Pierson-Moskowitz et JONSWAP) ont été étudiés. Il a été constaté que les trains d'ondes générés pouvaient modifier les régimes derrière le cylindre, et qu'un phénomène de synchronisation subharmonique (lock-in) pouvait apparaître dans des situations particulières. L'apparition d'un régime de lock-in en présence des trains d'ondes non-gaussiens se propageant dans des eaux de profondeurs intermédiaires, a été démontrée expérimentalement, même dans le cas des trains d’ondes de faible non-linéarité. De plus, l'application de l'analyse par ondelettes s'est avérée être une approche puissante dans la détection de la durée du régime de synchronisation subharmonique.

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Étalonnage de l'imagerie hyperspectrale infrarouge pour l’analyse sur carottes sédimentaires de l’enregistrement en continu de l'abondance des minéraux

Les carottes de sédiments sont une source majeure de données de subsurface pour une variété de recherches environnementales, ainsi que pour des applications minières et de génie civil. Dans les études paléo-environnementales, les fluctuations de l'abondance des minéraux dans les carottes sédimentaires sont utilisées pour étudier les changements climatiques, les variations du niveau de la mer, la dynamique des sédiments et l'évolution des paysages. La dépendance croissante à l'égard de ces indicateurs nécessite des outils et des procédures d'analyse fiables et rapides. La spectroscopie infrarouge à réflexion diffuse et à transformée de Fourier (DRIFTS) est un outil rapide, non destructif et précis pour la quantification des abondances minérales. Nous utilisons la DRIFTS pour calibrer les images hyperspectrales (IHS) infrarouges à ondes courtes (SWIR) d'une carotte de sédiments, afin de convertir les mesures ponctuelles de l'abondance des minéraux par la DRIFTS en un enregistrement continu de l'abondance des minéraux le long de la carotte. Initialement, des assemblages monophasés et minéraux de quartz, de calcite et de minéraux argileux sont créés et mesurés par DRIFTS afin d'établir des courbes d'étalonnage pour convertir les données DRIFTS en abondances minérales, en % du poids des échantillons de sédiments en vrac. Les abondances minérales sont ensuite mesurées par DRIFTS dans un ensemble de 60 échantillons provenant d'une carotte forée dans le delta de la rivière Albegna, en Toscane, en Italie, à l'automne 2020. Des images SWIR-HSI de la carotte sont ensuite obtenues et moyennées sur les zones correspondant aux échantillons prélevés pour les mesures DRIFTS ponctuelles. Des régressions par les moindres carrés sont établies entre les données SWIR-HSI et DRIFTS sur ces zones. Cet étalonnage est ensuite utilisé pour convertir le SWIR-HSI de l'ensemble de la carotte en une prédiction continue de l'abondance des minéraux de quartz, de calcite et d’argile le long de la carotte. L'enregistrement continu met en évidence les changements brusques de la composition minérale, qui s'estompent dans l'enregistrement DRIFTS discontinu. Les avantages et les limites de la méthode, ainsi que son applicabilité à d'autres environnements sédimentaires sont discutés.

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Croissance de plis actifs et évolution de paysages : l'exemple de la ceinture plissée centrale de Qiulitage (sud du Tian Shan, Chine)

Le système de plis-failles de Qiulitage dans l'avant-pays de Kuqa est un relief proéminent orienté NE-SW associé à un plissement actif dans le sud du Tian Shan. Sur la base de MNT et de travaux de terrain, nous avons effectué une analyse géomorphologique détaillée de la topographie de Qiulitage en se basant sur les particularités du réseau de drainage et sur plusieurs indices morphométriques. Nos résultats suggèrent que la ceinture de plis de Qiulitage composée de six unités morphologiques. Ces structures morphologiques ont interagi pendant la croissance verticale et la propagation latérale des plis, associées à différents modèles de connexion des plis et de la partition de la déformation mio-plio-quaternaire. L'évolution structurelle de la ceinture de plis de Qiulitage a considérablement influencé de manière significative les rivières majeures traversant la ceinture de plis et les rivières mineures se développant sur les crêtes de plis. Nous proposons finalement une évolution morphotectonique de la ceinture de plis intégrant l'influence de la distribution des décollements, des structures héritées profondes et des changements de la quantité de raccourcissement.

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Quand le confinement lié à la pandémie de COVID-19 se transforme en une excellente opportunité pour étudier les effets du chalutage de fond sur la faune macrobenthique (une expérience dans le golfe de Gabès, Méditerranée centrale)

Dans le cadre d’une collaboration entre M2C et le laboratoire de biologie de l’Université de Sfax en Tunisie, cette étude porte sur les conséquences de l’absence de pression de chalutage dans les chenaux à marée du Golfe de Gabès dans les parages des îles Kneiss. Le Golfe de Gabés, en Méditerranée centrale, se caractérise par un marnage conséquent atteignant 2,3 m en période de vive-eau. En continuité des oueds, des chenaux à marée peu profonds couverts de fonds sableux voir graveleux font l’objet d’une pêche artisanale intensive à l’aide d’un petit chalut dénommé ‘Kiss’ avec des mailles de cul de chalut très petites. Cette pêche illégale impacte fortement les juvéniles de poissons et est souvent ciblée comme destructrice des stocks de poissons et crevettes des fonds côtiers du golfe de Gabès. Appliquant un protocole BACI (Before After Control Impact), deux stations de contrôle (non pêchées car protégées par des récifs artificiels) et deux stations chalutées (stations impactées) ont été échantillonnées pendant la période de confinement liée à la pandémie de COVID-19 (de mars à mai 2020), c’est-à-dire pendant une période sans activité de chalutage. Bien que le chalutage de fond n’ait eu aucun impact sur la composition des sédiments, cette activité anthropique a réduit la concentration en oxygène dissous et a eu un effet notable sur la turbidité de la colonne d’eau. L’absence de chalutage a entraîné une augmentation significative de la biomasse, du nombre d’espèces et de l’abondance du macrobenthos (tamisage des sédiments sur 1 mm). Cela illustre à la fois l’effet négatif de l’activité de chalutage dans les eaux peu profondes des chenaux à marée et la grande résilience des communautés macrobenthiques de cet écosystème dynamique. À l’avenir, il serait important de contrôler l’utilisation de cet engin de pêche destructeur en raison de son impact négatif sur le macrobenthos. Ce compartiment représente une proie essentielle pour les poissons et les oiseaux vivant dans cette zone protégée notamment par la convention de Ramsar, relative aux zones humides d'importance internationale particulièrement comme habitats des oiseaux d'eau.

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