Cette thèse, financée par la commission européenne, s’inscrit dans le cadre du projet Malmon DeSIRA 'Mangrove, riz de mangrove : améliorer durablement la production de riz, les écosystèmes de mangrove et les moyens de subsistance des populations' en Guinée Bissau. L'objectif était d'améliorer l'état actuel des connaissances sur les variations du niveau de la mer près des côtes Ouest africaines et à une échelle plus fine, d'étudier le comportement de la marée dans la zone côtière et estuarienne de la Guinée-Bissau en vue de la mise en place d’un Système d'Alerte Précoce (SAP) contre les fortes marées et tempêtes pour une amélioration durable de la production de riz de mangrove dans le pays. Ce faisant, la distribution régionale de la hausse du niveau de la mer près des côtes ouest africaines a été étudiée en termes de variabilité inter-annuelle et de tendance ; les modes de variabilité climatique dans le bassin Atlantique et le Pacifique (ENSO) qui montrent un impact significatif sur la variabilité inter-annuelle du niveau de la mer et sur l'estimation de la tendance ont été identifiés. A une échelle plus réduite, dans la zone côtière et estuarienne de la Guinée-Bissau, le modèle numérique CROCO a été utilisé pour modéliser la marée et analyser : (1) les caractéristiques physiques et dynamiques de la marée (amplitudes et phases); (2) les propriétés d'amplification de la marée (convergence et résonance) par l'analyse du bilan énergétique et de la résonance des ondes en fonction de leur fréquence; (3) la distorsion (asymétrie) de l'onde de marée à l'intérieur des estuaires par effets nonlinéaires; (4) la circulation résiduelle lagrangienne et euleurienne et le temps de résidence des particules d'eau soumises à la marée sur le plateau et dans les estuaires en Guinée-Bissau; et (5) l'influence de la bathymétrie à fine échelle et celle de l'archipel des Bijagos dans les caractéristiques de la marée. Nous avons également décrit le réseau de marégraphes du projet Malmon DeSIRA en Guinée-Bissau mis en place dans le cadre de cette thèse et son processus d'implémentation. Nous avons fait un retour d'expérience sur les difficultés rencontrées, sur l'instrumentation et sur le système de suivi mis en place pour la sécurisation des appareils et la pérennisation du réseau. Nous avons décrit les deux prototypes de SAP mis en place sur la base de ce réseau. Le premier est basé sur le modèle de marée (calibré par les données des marégraphes), en utilisant pour les processus subtidaux les modèles globaux de prévision de l'océan et de l'atmosphère dans une procédure de 'downscaling'. Le second est un modèle simple de prévision des hauteurs de marée basé sur les données des marégraphes. Ce dernier s'avère avantageux dans les zones reculées des estuaires où la bathymétrie est très mal connue, ce qui peut donc affecter la précision des simulations numériques. |
This thesis is part of the Malmon DeSIRA project “Mangrove, mangrove rice: sustainably improving rice production, mangrove ecosystems and people's livelihoods in Guinea Bissau” funded by the European Commission. The objective was to improve the state of knowledge of current sea level variations near the West African coast and at a finer scale, to study tidal behavior in the coastal and estuarine zone of Guinea-Bissau in order to improve tidal forecasting and to set up an early warning system (EWS) for high tides and storms surge, with the aim of improving the sustainability of mangrove rice production. Thus, in this thesis, we studied the regional distribution of sea level rise near the West African coast in terms of trends and inter-annual variability, we identified the modes of climate variability in the Atlantic and Pacific (ENSO) that have a significant impact on inter-annual variability of sea level and on trend estimation. On a smaller scale, in the coastal and estuarine zone of Guinea-Bissau, we used the CROCO numerical model to simulate coastal and estuarine tides, then to estimate : (1) tidal characteristics (amplitudes and phases); (2) tidal amplification (convergence and resonance) by analyzing the tidal energy balance and resonance properties of tidal waves as a function of their frequency; (3) distortion (asymmetry) of estuarine tides by nonlinear effects; (4) Lagrangian and Euleurian residual circulation and residence time of tidal water particles on the shelf and in estuaries of Guinea-Bissau; and (5) the influence of fine-scale bathymetry and that of the Bijagos archipelago on tidal characteristics. We also describe the tide gauge network of the Malmon DeSIRA project, set up as part of this thesis, and its implementation process in Guinea-Bissau. We provide feedback on the difficulties encountered, the instrumentation and the monitoring system put in place to secure the equipment and ensure the network's long-term viability. We then described the EWS prototypes implemented based on this network. One system is based on the tidal model (calibrated by tide gauge data), using global ocean and atmosphere forecast models for subtidal processes in a “downscaling” procedure. The second is a simple tidal range prediction model based on tide gauge data. The latter proves advantageous in remote areas of estuaries where bathymetry is very poorly known, which can therefore affect the accuracy of numerical simulations. |