The effects of storms on the morphodynamic evolution of the coastal profile in a macrotidal setting
Impacts des tempêtes sur la morphodynamique du profil côtier en milieu macrotidal
Résumé
Along the southern coast of the North Sea, the coastline east of Dunkirk consists of wide barred sandy beaches and coastal dunes that protect low lying and densely populated reclaimed land, which are highly vulnerable to marine flooding with projected sea level rise associated with global change. The objectives of this study and the adopted methodological approach are based on several spatial and temporal scales, in order to assess the effects of storms on the morphodynamic evolution of a low-lying, macrotidal and fetch limited, unconsolidated coast. At event scale, our measurements revealed very different morphological responses of the coast to energetic and stormy conditions at two study areas located 4 km away. This contrasting response results from different hydrodynamic conditions at each site, with erosion prevailing along the western part of the study area while stability or even accumulation characterized the eastern sector. On a seasonal to multi-year scale, our results showed that the coastal profile tends to recover during post-storm conditions underlining the role of aeolian sand transport in dune-foot recovery and foredune sand supply. At medium term, from 1957 to 2010, the evolution of the east Dunkirk shoreline shows a large spatial and temporal variability, which seems to be explained by differences in wave energy at the coast, partly linked with variation in nearshore bathymetry, but also with changes in meteorological and oceanographic forcings and, locally, with anthropic interventions. Some erosive conditions were identified, such as persistent onshore (from N-NW) winds blowing at a speed of more than 8 m/s during more than 48 hours, for example. Data collected in this study were also used for modelling the short-term response of the coast to storm events with two morphodynamic models: SBEACH and X-BEACH. Although both models gave consistent results, they appear to be complementary as one was more efficient to simulate the morphodynamic evolution of the coastal profile while the other was better in modelling hydrodynamics across the profile.
Le littoral Est dunkerquois, comme la plupart des côtes méridionales de la Mer du Nord, est constitué de larges plages sableuses à barres intertidales et de dunes côtières qui protègent des zones basses densément peuplées particulièrement vulnérables dans le contexte actuel de montée du niveau marin associée au changement climatique. Les objectifs de ce travail et la démarche méthodologique adoptée reposent sur une approche à plusieurs échelles spatiales et temporelles afin dévaluer l'impact des tempêtes sur l'évolution d'une côte basse macrotidale à fetch limité. A l'échelle évènementielle, les mesures ont souligné une réponse morphologique très différente de la côte face aux conditions énergétiques et tempétueuses, sur deux secteurs d'étude situés à 4 km de distance. Cette réponse très contrastée se traduit par des conditions hydrodynamiques différentes sur les deux sites, avec un secteur Ouest plus sensible à l'érosion que le secteur Est, plutôt stable voire en accrétion. Sur une échelle saisonnière à pluriannuelle, l'évolution de la côte et notamment sa capacité à se reconstruire durant les phases post-érosives a été mise en évidence, soulignant notamment l'efficacité des transports éoliens dans l'alimentation et la cicatrisation des dunes. A moyen terme, de 1957 à 2010, l'évolution du trait de côte a montré une grande variabilité à la fois spatiale et temporelle, qui semble être expliquée par une variabilité spatiale de l'énergie de la houle à la côte, en partie liée à la bathymétrie de l'avant-côte, mais aussi par les variations des forçages météo-marins et des interventions anthropiques locales. Certaines conditions météorologiques plus morphogènes ont été mises en évidence, telles que des vents persistants de secteur N-NW soufflant à plus de 8 m/s pendant plus de 48 heures, par exemple. Les mesures réalisées dans cette étude ont également permis la mise en place et la validation de deux codes morphodynamiques de modélisation à court terme de la réponse de la côte aux évènements de tempête, SBEACH et X-BEACH, qui ont tous deux donné des résultats cohérents sur le littoral étudié. Si le premier restitue mieux l'évolution morphodynamique et le second les conditions hydrodynamiques mesurées in-situ, ils restent tous les deux pertinents voire complémentaires.