Modélisation de l'évolution morphodynamique des dunes sous-marines
Les dunes de sable sont des formes très présentes en milieu marin. Comprendre l'évolution des dunes est un enjeu important pour prévoir les caractéristiques de l'écoulement, les flux sédimentaires, et les variations de la bathymétrie. Les dunes sous-marines représentent un risque pour les activités humaines, a fortiori avec l'intérêt croissant pour les énergies marines renouvelables, pour la navigation, ou l'industrie offshore. Bien que la connaissance des dunes représente un intérêt scientifique et opérationnel de premier ordre, les processus physiques conduisant leur évolution sont toujours mal compris. En outre, la prévision de leurs caractéristiques géométriques et de leur dynamique basée essentiellement sur des formules empiriques reste peu précise. Dans ce travail de thèse, un modèle numérique est d'abord utilisée pour modéliser les dunes soumises à un écoulement stationnaire. Les simulations reproduisent l'évolution d'un fond faiblement perturbé jusqu'à un champ de dunes en équilibre avec l'écoulement et apportent des connaissances approfondies sur les processus physiques mis en jeu. Ensuite, les résultats d'un ensemble de campagnes de mesures réalisées dans la passe sud du bassin d'Arcachon permettent d'étudier la dynamique des dunes tidales in situ et relier leur asymétrie et leur migration aux résiduels de transport sédimentaire. Enfin, l'application du modèle numérique avec les conditions de forçages extraites des campagnes de mesures permet de reproduire la dynamique des dunes tidales ainsi que la génération de rides d'un ordre de grandeur comparable aux rides surimposées observées in situ. Ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes en vue du développement d'un modèle opérationnel de prévision de la dynamique des dunes tidales.
(11/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Distribution des faunes vivantes, mortes et fossiles de foraminifères benthiques sur la marge portugaise : impact des apports fluviatiles et de la qualité de la matière organique
La marge ibérique est un milieu biologiquement productif régit par l'influence d'un upwelling saisonnier et des apports continentaux. Les foraminifères benthiques sont des protistes matins qui présentent une grande sensibilité aux conditions environnementales. Ils apparaissent ainsi comme des bio-indicateurs particulièrement efficaces dans ce type de contexte. Dans le cadre de cette thèse, les faunes de foraminifères benthiques, vivants, morts et fossiles prélevées sur un total de 23 carottes interfaces et deux carottes et deux carottes piston, essentiellement situées au débouché de quatre feluves ouest-ibériques majeurs (Douro, Mondego, Tage et Sado) ont été étudiés.Cette analyse faunistique, conjointe à des mesures sédimentaires et géochimiques a permis d'identifier l'impact de la qualité de la matière organique, et donc des apports fluviatiles sur la distribution des faunes vivantes en période hivernale. La comparaison des faunes mortes et vivantes sur les premiers centimètres de sédiments illustre la variation saisonnière de la réponse faunistique à l'upwelling et aux apports continentaux. Elle met également en évidence l'impact des processus taphonomiques sur la conservation de ces bio-indicateurs en vue de permettre une meilleure compréhension du signal fossile de ces faunes. L'application paléoenvironnementale de ces bio-indicateurs a été menée sur une carotte longue prélevée au large du Tage qui permet une reconstruction des derniers 5700 ans cal. BP. Elle a permis de mettre en évidence des périodes caractérisées par des apports importants de matière organique issus du fleuve ainsi que des variations de l'intensité de l'upwelling.
(11/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Rôle des conditions océaniques et des ice-shelves en périphérie des calottes européennes lors des événements climatiques abrupts de la dernière période glaciaire
La dernière période glaciaire a été ponctuée d’évènements climatiques abrupts connus sous le nom d’évènements d’Heinrich et évènements de Dansgaard-Oeschger. Cette variabilité millénaire a fait l’objet de nombreuses études, mais plusieurs incertitudes demeurent. Ce travail de doctorat vise à étendre et compléter les connaissances existantes sur cette variabilité climatique rapide en ciblant l’étude des variations hydrographiques telles qu’enregistrées au sein de deux archives sédimentaires prélevées au niveau des îles Féroé. Nos principaux résultats, basés sur une approche intégrée multiproxies, mettent en évidence un schéma atypique en Mer de Norvège, où les épisodes froids (stadiaires, évènements d’Heinrich inclus) sont marqués par des températures océaniques de surface relativement élevées (notamment en été) et un couvert de glace de mer réduit à quelques mois par an, et inversement pour les périodes chaudes (interstadiaires) qui enregistrent des conditions océaniques de surface froides et une expansion du couvert de glace de mer. Le caractère atypique des stadiaires paraît lié à une advection accrue d’eaux chaudes atlantiques dans les Mers Nordiques, couplée à un réchauffement de subsurface généralisé au bassin subpolaire Nord-Atlantique et ses mers bordières. Ces deux processus semblent jouer un rôle majeur dans la déstabilisation des ice-shelves et glaciers boréaux, et in fine dans leur effondrement final et les débâcles d’icebergs qui en résultent. Nos travaux nous permettent également de dégager les principaux mécanismes à l’origine des changements de circulation océanique en Atlantique Nord et des variations de température atmosphérique associées. Sur la base de l’ensemble de nos résultats et de ceux émanant de précédentes études, nous proposons ainsi un nouveau scénario de fonctionnement couplé océan-glace-atmosphère permettant d’expliquer les évènements climatiques abrupts de la dernière période glaciaire.
(10/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Corrections atmosphériques pour capteurs à très haute résolution spatiale en zone littorale
La zone littorale concentre des enjeux socio-économiques et environnementaux majeurs. Pour comprendre la dynamique des systèmes associés et prévoir leurs évolutions, en particulier dans un contexte de forte pression anthropique et de changement climatique, il est nécessaire de s’appuyer sur des systèmes d’observation pérennes fournissant des données robustes. Par son emprise spatiale, la télédétection de la couleur de l’eau a démontré ces dernières années son fort potentiel pour l’observation du littoral et tend à devenir une composante centrale des systèmes d’observation. Néanmoins, les capteurs à très haute résolution spatiale (noté par la suite THRS), adaptés à l’observation petite échelle des processus physiques et bio-géochimiques qui caractérisent la dynamique de la zone littorale, présentent encore de fortes limitations nécessitant des développements techniques et scientifiques importants. Dans le cadre de cette thèse, je vais m’intéresser au problème des corrections atmosphériques. Ces dernières représentent une étape clé du traitement du signal en télédétection de la couleur de l’eau. Elles permettent d’extraire du signal total mesuré par un radiomètre embarqué sur une plateforme spatiale, le signal marin. Ce signal, qui ne représente qu’environ 10% du signal total, est ensuite utilisé pour mesurer, à partir de modèles d’inversion, des paramètres physiques et bio-géochimiques caractérisant les systèmes aquatiques marins et continentaux. Or, les méthodes de corrections atmosphériques développées pour les missions standards en couleur de l’océan sont le plus souvent inadaptées ou inopérantes pour les capteurs THRS du fait de caractéristiques instrumentales moins poussées (faible résolution spectrales et faible rapport signal sur bruit). Mon travail a été d’abord de développer une méthode de corrections atmosphériques innovante basée sur la construction d’un modèle aérosol local, le modèle ISAC. Ce modèle aérosol est le résultat de l’étude des variations des propriétés optiques et microphysiques des aérosols sur Arcachon, basée sur 4 années de données AERONET. Cette méthode a par la suite été appliquée sur des images Landsat 8 et les résultats obtenus ont été évalués avec d’autres méthodes standards de corrections atmosphériques. Puis, une comparaison avec des données terrain a permis de valider et de montrer les bonnes performances de la méthode. Enfin, les images corrigées avec la méthode ISAC ont été utilisées afin d’évaluer les performances d’un modèle d’inversion permettant d’extraire la bathymétrie.
(01/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Sea level monitoring and sea state estimate using a single geodetic receiver
(Remote Sensing of Environment. vol. 171, n° 0034-4257, pp. 261-277, 01/12/2015)
MINT, LIFL, Inria, CNRS, Inria, LEGOS, IRD, UT3, Comue de Toulouse, INSU - CNRS, CNES, CNRS, GET, IRD, UT3, Comue de Toulouse, INSU - CNRS, CNES, CNRS, CNES, OMP, IRD, UT3, Comue de Toulouse, INSU - CNRS, CNES, CNRS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, LIENSs, INSU - CNRS, ULR, CNRS
Photodynamical mass determination of the multiplanetary system K2-19
K2-19 is the second multiplanetary system discovered with K2 observations. The system is composed of two Neptune size planets close to the 3: 2 mean-motion resonance. To better characterize the system we obtained two additional transit observations of K2-19b and five additional radial velocity observations. These were combined with K2 data and fitted simultaneously with the system dynamics ( photodynamical model) which increases the precision of the transit time measurements. The higher transit time precision allows us to detect the chopping signal of the dynamic interaction of the planets that in turn permits to uniquely characterize the system. Although the reflex motion of the star was not detected, dynamic modelling of the system allowed us to derive planetary masses of M-b = 44 +/- 12 M-circle plus and M-c = 15.9 +/- 7.0 M-circle plus for the inner and the outer planets, respectively, leading to densities close to Uranus. We also show that our method allows the derivation of mass ratios using only the 80 d of observations during the first campaign of K2.
(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. vol. 454, n° 0035-8711, pp. 4267--4276, 01/12/2015)
LAM, AMU, INSU - CNRS, CNES, CNRS, IPAG, OSUG, UJF, Grenoble INP, INSU - CNRS, IRSTEA, USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry], CNRS, INSU - CNRS, CNES, CNRS, IASTRO, CAB, INTA, CSIC, LPNHE, UPMC, IN2P3, UPD7, CNRS, CAB, INTA, CSIC, LAGRANGE, UNS, INSU - CNRS, UniCA, CNRS, UniCA, AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112), CEA, INSU - CNRS, UPD7, CNRS, COMUE UCA, OATo, INAF, IAP, UPMC, INSU - CNRS, CNRS, ObsGE, UNIGE, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, CFHT, INSU - CNRS, NRC, CNRS, UH, UNSA, CESR, UT3, Comue de Toulouse, INSU - CNRS, CNRS
The estuarine geochemical reactivity of Zn isotopes and its relevance for the biomonitoring of anthropogenic Zn and Cd contaminations from metallurgical activities: Example of the Gironde fluvial-estuarine system, France
Zinc stable isotopes measurements by MC-ICP-MS, validated by laboratory intercalibrations, were performed on wild oysters, suspended particles and filtered river/estuarine water samples to provide new constraints for the use of Zn isotopes as environmental tracers. The samples selected were representative of the long range (400 km) transport of metal (Zn, Cd, etc.) contamination from former Zn-refining activities at Decazeville (i.e. δ66Zn > 1‰) and its phasing out, recorded during 30 years in wild oysters from the Gironde Estuary mouth (RNO/ROCCH sample bank). The study also addresses additional anthropogenic sources (urban and viticulture) and focuses on geochemical reactivity of Zn in the turbidity gradient and the maximum turbidity zone (MTZ) of the fluvial Gironde Estuary. In this area, dissolved Zn showed a strong removal onto suspended particulate matter (SPM) and progressive enrichment in heavy isotopes with increasing SPM concentrations varying from δ66Zn = −0.02‰ at 2 mg/L to +0.90‰ at 1310 mg/L. These signatures were attributed to kinetically driven adsorption due to strongly increasing sorption sites in the turbidity gradient and MTZ of the estuary. Oysters from the estuary mouth, contaminated sediments from the Lot River and SPM entering the estuary showed parallel historical evolutions (1979–2010) for Zn/Cd ratios but not for δ66Zn values. Oysters had signatures varying from δ66Zn = 1.43‰ in 1983 to 1.18‰ in 2010 and were offset by δ66Zn = 0.6–0.7‰ compared to past (1988) and present SPM from the salinity gradient. Isotopic signatures in river-borne particles entering the Gironde Estuary under contrasting freshwater discharge regimes during 2003–2011 showed similar values (δ66Zn ≈ 0.35 ± 0.03‰; 1SD, n = 15), i.e. they were neither related to former metal refining activities at least for the past decade nor clearly affected by other anthropogenic sources. Therefore, the Zn isotopic signatures in Gironde oysters reflect the geochemical reactivity of Zn in the estuary rather than signatures of past metallurgical contaminations in the watershed as recorded in contaminated river sediments. The study also shows that the isotopic composition of Zn is strongly fractionated by its geochemical reactivity in the Gironde Estuary, representative of meso–macrotidal estuarine systems.
(Geochimica et Cosmochimica Acta. vol. 170, n° 0016-7037, pp. 108-125, 01/12/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, IFREMER, ULB
Centennial-scale variations in diatom productivity off Peru over the last 3000 years
(The Holocene. vol. 26, n° 0959-6836, pp. 520-531, 30/11/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, CAU
African humid periods triggered the reactivation of a large river system in Western Sahara
The Sahara experienced several humid episodes during the late Quaternary, associated with the development of vast fluvial networks and enhanced freshwater delivery to the surrounding ocean margins. In particular, marine sediment records off Western Sahara indicate deposition of river-borne material at those times, implying sustained fluvial discharges along the West African margin. Today, however, no major river exists in this area; therefore, the origin of these sediments remains unclear. Here, using orbital radar satellite imagery, we present geomorphological data that reveal the existence of a large buried paleodrainage network on the Mauritanian coast. On the basis of evidence from the literature, we propose that reactivation of this major paleoriver during past humid periods contributed to the delivery of sediments to the Tropical Atlantic margin. This finding provides new insights for the interpretation of terrigenous sediment records off Western Africa, with important implications for our understanding of the paleohydrological history of the Sahara.
(Nature Communications. vol. 6, n° 2041-1723, pp. 8751, 10/11/2015)
LOG, INSU - CNRS, ULCO, CNRS, IRD [Ile-de-France], GM, IFREMER, L3AB, UB, INSU - CNRS, CNRS, OASU, UB, INSU - CNRS, ULR, CNRS, INRAE, LAB, UB, INSU - CNRS, CNRS, UB, RMCA, SHOM, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, GEOAZUR 6526, IRD, UPMC, UNS, INSU - CNRS, UniCA, CNRS, CEFREM, UPVD, INSU - CNRS, CNRS, IMRS
Architecture et dynamique sédimentaire d'une pente carbonatée moderne : exemple de la pente nord de Little Bahama Bank (LBB), Bahamas
Cette étude présente les architectures et la dynamique sédimentaire de la pente carbonatée au nord de Little Bahama Bank (Bahamas) à partir des données de sondeur multifaisceaux, de sondeur de sédiments (Chirp) et de sismique multitraces Haute Résolution (HR) issues de la mission Carambar 1(2010). Une analyse morpho-sédimentaire de surface permet de définir les grands domaines physiographiques et les éléments architecturaux de la pente et précise la répartition spatiale des sédiments dans le contexte actuel de haut niveau marin relatif. Elle révèle une pente dominée par de la boue de périplate-forme avec différents niveaux d’induration et entaillée par des glissements et des canyons sous marins.La variabilité spatiale du transfert de boue depuis la plate-forme vers la pente, couplée à l’évolution latérale de l’intensité du courant des Antilles est à l’origine de grandes différences morphologiques d’est en ouest. Dans la partie occidentale, la pente est environ deux fois plus étendue que dans la partie orientale,elle s’apparente à un système progradant. La pente orientale, quant à elle, est marquée par des processus de bypass. En effet, cette partie est caractérisée par de nombreux canyons sous-marins se poursuivant par des sillons distributaires alimentant des zones de dépôts distales confinées. Une étude intégrée permet la caractérisation à haute résolution des glissements et des canyons et la proposition d’un modèle déformation. Ces éléments architecturaux sont initiés par des déstabilisations intra-pente et leur évolution est contrôlée par des épisodes d’érosion régressive, la sédimentation pélagique et les écoulements gravitaires boueux. Enfin, une analyse sismo-stratigraphique permet de reconstituer l’évolution tectono-sédimentaire de la pente de l’Albien à l’Actuel en lien avec le contexte géodynamique des Caraïbes, l’eustatisme et la production carbonatée sur la plate-forme.
(05/11/2015)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS