Les plages sableuses comptent parmi les environnements les plus dynamiques de la Terre. En permanente évolution, ces systèmes granulaires sont au cœur d'enjeux scientifiques, socioéconomiques et environnementaux majeurs. Améliorer notre capacité à anticiper leur évolution conditionne notre aptitude à protéger ces environnements côtiers dont les sociétés humaines dépendent de manière croissante.
Durant plusieurs décennies, la dynamique des plages a été principalement interprétée au travers de cadres conceptuels fondés sur l'équilibre morphodynamique, développés à partir d'un nombre relativement restreint de sites instrumentés. Les progrès récents de l'observation satellitaire lèvent progressivement le voile sur cette limitation et révèlent qu'une fraction non négligeable de la variabilité du trait de côte demeure insuffisamment expliquée par les seuls forçages externes habituellement invoqués. D'importantes incertitudes persistent ainsi quant aux mécanismes gouvernant l'évolution des plages à travers les échelles temporelles, des tempêtes à la variabilité interannuelle.
En s'appuyant sur des observations de terrain et satellitaires, des expériences en laboratoire et des modèles réduits, cette thèse aborde les plages sableuses sous l'angle des systèmes dynamiques. À travers six axes de recherche interconnectés, ce travail montre que l'évolution des plages ne peut être pleinement comprise comme le simple ajustement passif de la morphologie vers des états d'équilibre fixes. Une part non négligeable de la variabilité morphologique émerge de l'interaction entre forçage externe, effets mémoire et couplages. Ce travail met en exergue le rôle du séquençage des tempêtes sur la réponse des plages, l'existence d'interactions résonantes entre la dynamique du trait de côte et les vagues, des signatures de chaos déterministe et des limites intrinsèques de prévisibilité, ainsi que la capacité des plages à redistribuer la variabilité des hautes vers les basses fréquences.
Dans son ensemble, cette thèse propose une perspective hors-équilibre des plages et vise à contribuer à une compréhension plus large de l'évolution du littoral dans un contexte de changement climatique. Si l'écart entre le cadre conceptuel développé ici et de potentielles applications opérationnelles demeure substantiel, ce travail identifie plusieurs mécanismes et pistes vers lesquels les efforts futurs pourront être orientés.
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Sandy beaches rank among the most dynamic environments on Earth. Constantly evolving, these granular systems lie at the center of major scientific, socioeconomic, and environmental challenges. Understanding their behavior and improving our capacity to anticipate their evolution directly conditions our ability to protect and manage coastal environments upon which human societies increasingly depend.
For decades, beach dynamics have been predominantly interpreted through equilibrium-based frameworks developed from a relatively limited number of monitored sites. Recent advances in satellite observations are progressively lifting this observational limitation and reveal that a significant fraction of beach variability remains insufficiently explained by the usual suspected external forcings. As a result, important uncertainties persist regarding the mechanisms governing beach evolution across timescales, from storm events to interannual variability.
Drawing on combined field and satellite observations, laboratory experiments, and reduced-order dynamical modeling, this thesis investigates sandy beaches from a dynamical systems perspective. Across six interconnected research axes, the present work shows that beach evolution cannot be fully understood as the passive adjustment of morphology toward fixed equilibrium states. A non-negligible part of beach variability emerges from the interplay between external forcing, memory effects and coupling. In particular, this work highlights the role of storm sequencing in shaping beach response, the existence of resonant interactions between shoreline dynamics and wave forcing, evidence of deterministic chaos and intrinsic limits of predictability within the nearshore and its capacity to redistribute high-frequency variability toward lower frequencies.
Overall, this thesis proposes an out-of-equilibrium perspective in which sandy beaches are viewed as continuously adjusting systems to contribute toward a broader understanding of coastal evolution under changing environmental conditions. While the gap between the conceptual framework developed here and operational forecasting applications remains substantial, the present work identifies several mechanisms and pathways toward which future observational and modeling efforts may productively be directed. |