Reconstruction des variations du niveau de la mer dans les Hauts-de-France depuis 300 ans et relations avec l’évolution du littoral

 

Le projet relatif à la reconstruction et au contrôle de la série analogique des mesures de hauteurs d'eau marégraphiques observées dans les Hauts-de-France vise à étendre les connaissances sur l'évolution des composantes du niveau de la mer. Le second axe de ce projet est de suivre l'évolution de ce littoral à l’échelle séculaire et ainsi d’améliorer notre compréhension des processus en jeu dans les changements morphologiques des fonds marins. Cette thèse, financée par l’Université du Littoral Côte d’Opale (ULCO) en collaboration avec le Shom, s'inscrit dans le cadre du programme international GLOSS (Global Sea Level Observing System) de la Commission océanographique intergouvernementale (COI) de l'UNESCO. Elle a pour objectif de sauvegarder le patrimoine historique que sont les observations du niveau de la mer des décennies et siècles passées dans les Hauts-de-France. Ce projet scientifique est également rattaché au projet ARCHIPEL du Shom concernant la numérisation et la mise en ligne de documents cartographiques.

 

Objectifs de la thèse

Les objectifs de cette thèse sont :

  • Pérenniser les enregistrements du niveau de la mer réalisés aux ports principaux des Hauts de France (Dunkerque, Calais et Boulogne-sur-mer) depuis le XIXème siècle.
  • Identifier et comparer les évènements extrêmes à différentes époques.
  • Enrichir nos connaissances sur l’évolution du niveau marin à l’échelle du littoral français et comparer nos résultats avec d’autres séries sur le littoral européen voir mondial.
  • Numériser l’ensemble des données bathymétriques disponibles depuis le début du XIXème siècle.
  • Suivre l’évolution du littoral des Hauts de France et en particulier des petits fonds depuis les années 1800 ; en se basant sur des cartes différentiels et des profils bathymétriques.

Contexte

 

Figure 1. Localisation de la zone d'étude avec les différents types de morphologie rencontrés. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

Figure 1. Localisation de la zone d’étude avec les différents types de morphologie rencontrés. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

 

Différentes morphologies

Ouvert sur la mer du Nord et sur la Manche, la côte des Hauts de France correspond à 190km de littoral hétérogène et diversifié. Les plages sableuses alternent avec des zones de falaises et trois estuaires disséminés le long de la côte (Fig. 1). Les fonds marins dans ce secteur, se démarquent par la présence de nombreux bancs sableux pouvant atteindre les 30km de long. Le long de la façade Nord, ces derniers sont plus proches de la côte et donc plus facilement soumis aux courants de marée et à la houle, et ont tendance à migrer rapidement latéralement et longitudinalement. Sur la dernière moitié du XIXème siècle, l’évolution du trait de côte a révélé une forte variabilité spatiale et temporelle. Des campagnes bathymétriques ont été réalisées dans le passé afin de sonder les fonds marins dans cette région. Les résultats de ces levés hydrographiques sont disponibles depuis les années 1800 et stockées dans les archives du Shom. Numériser, traiter et comparer les bathymétries à différentes époques, permettra de suivre l’évolution de ce littoral très variable à l’échelle de plusieurs siècles, et donc avoir une vision plus globale.

 

Les marées

Le régime tidal est semi-diurne et macrotidal avec un marnage important diminuant progressivement de 9m de la baie de Somme jusqu’à 5m à la frontière belge. Cette forte amplitude de marée crée de forts courants tidaux, pouvant excéder 3,5 nœuds pour le flot et 3 nœuds pour le jusant. Des enregistrements de niveaux d’eau sont disponibles en ligne par la Shom depuis les années 1970 pour Dunkerque, Calais et Boulogne-sur-mer. Or des enregistrements existent depuis plus que 2 siècles mais sont encore en format papiers et doivent être numérisés pour pouvoir obtenir une base de données suffisamment dense pour analyser et calculer des tendances d’évolution du niveau marin.

 

Méthodologie

Numérisation des hauteurs d'eau historiques

Pour les ports de Dunkerque, Calais et Boulogne-sur-mer, un inventaire des enregistrements de niveaux d’eau existants a été réalisé (Fig. 2).

Figure 2. Inventaire des données de hauteur d'eau historiques pour le port de Dunkerque, Calais et Boulogne-sur-mer. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

Figure 2. Inventaire des données de hauteur d’eau historiques pour le port de Dunkerque, Calais et Boulogne-sur-mer. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

 

Les données ont été retrouvées dans les archives du Shom (en rouge), dans les archives municipales de Boulogne-sur-mer, Dunkerque et Calais ainsi que dans les archives départementales du Nord, du Pas-de-Calais et de la Somme (en bleu) et dans les archives du Service Historique de la Défense à Rochefort (en vert). Les premières mesures ont été réalisées à Dunkerque en 1700 à l’aide d’une échelle de marée. C’est à partir des années 1850 que les premiers marégraphes à flotteur ont été installés. Ces appareils ont évolué au cours du temps jusqu’à nos appareils actuels : les marégraphes radar. Ces documents historiques doivent être numérisés en utilisant la méthode décrite par la Figure 3.

Figure 3. Schéma représentant les étapes de numérisation de données de hauteur d'eau. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

Figure 3. Schéma représentant les étapes de numérisation de données de hauteur d’eau. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

 

Après récupération du signal de marée numérique, une dernière phase de contrôle est à réaliser :

  • Conversion en temps : les mesures étaient réalisées en Temps Solaire Vrai (TSV) puis en Temps Solaire Moyen (TMS) et enfin en Temps Universel Coordonné (UTC). Une conversion dans le système UTC est possible avec « l’équation du temps »
  • Références verticales : convertir les hauteurs d’eau dans le système métrique et recaler au cours du temps les variations du zéro hydrographique.
  • Vérification des mesures : analyse de la série de données en identifiant certains « pics » pouvant être dû à une erreur lors de la mesure par l’observateur, au dérèglement du marégraphe, à la dérive de l’horloge…etc.
     

Numérisation des minutes bathymétriques

Comme pour les enregistrements de hauteur d’eau, un travail d’inventaire des cartes bathymétriques existantes (les minutes bathymétriques) a été accompli (Fig. 4).

Figure 4. Inventaire des minutes bathymétriques disponibles au Shom depuis 1800 pour les secteurs autour de Dunkerque, Calais, Wissant, Boulogne-sur-mer, la baie de Canche, la baie d'Authie et la baie de Somme. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

Figure 4. Inventaire des minutes bathymétriques disponibles au Shom depuis 1800 pour les secteurs autour de Dunkerque, Calais, Wissant, Boulogne-sur-mer, la baie de Canche, la baie d’Authie et la baie de Somme. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

 

Après cette phase d’inventaire, il faut réaliser la numérisation et le traitement des minutes bathymétriques dont les différentes étapes sont présentées dans la Figure 5.

Figure 5. Schéma représentant les étapes de numérisation et de traitement des minutes bathymétriques. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

Figure 5. Schéma représentant les étapes de numérisation et de traitement des minutes bathymétriques. Cliquer sur la photo pour l'agrandir

 

Après exportation des données brutes, une étape de conversion est à réaliser afin d’obtenir des coordonnées dans le système géographique actuel (WGS84). La dernière phase de traitement concerne l’interpolation des données pour obtenir des cartes bathymétriques pouvant être comparées entre elles. Des profils transversaux/longitudinaux, des cartes différentielles, et des calculs volumiques sont réalisés afin de quantifier l’évolution des fonds marins au cours du temps.

 

Pour en savoir plus

 

Références

 

Dernière mise à jour de la page : 05/12/2017

Further reading about the reconstruction of tide gauge records:

List of programs, projects and reconstructions of tide gauge data