Contexte et objectifs de l'étude
Ce projet scientifique porte sur l'exploitation, la diffusion et la pérennisation des mesures de hauteurs d'eau et bathymétriques conservées par le Service hydrographique du Port autonome de Douala (PAD) et le Shom entre la fin du 19ème siècle jusqu'à nos jours. Ces données sont essentielles pour connaitre les évolutions à long terme du niveau de la mer, améliorer notre compréhension des processus en jeu dans les changements morphologiques des fonds estuariens du Wouri, appréhender notamment les effets du changement climatique et ses effets sur la dynamique sédimentaire, remonté saline et la détermination de liens éventuels avec l'activité anthropique. Ces estimations sont d'autant plus importantes que les longues séries du niveau de la mer localisées autour de l'équateur sont aujourd'hui quasi-inexistantes. Cette thèse en cotutelle entre l'Université de Douala (Cameroun) et l'Université de La Rochelle et en partenariat avec le Shom et le Port autonome de Douala s'inscrit dans le cadre du programme international GLOSS (Global Sea Level Observing System) de la Commission océanographique intergouvernementale (COI) de l'UNESCO. sur la valorisation des observations archéologiques de hauteur d'eau.
Contexte
L'estuaire du Wouri ou estuaire du Cameroun, situé au coeur du Golfe de Guinée et ouverte sur l'océan Atlantique, fait du Cameroun une zone d'intérêt stratégique. Il se trouve dans un contexte de baie abritée en arrière de cordons littoraux externes (Pointe Souélaba, île de Manoka, Cap Cameroun). Douala, la plus grande ville du Cameroun, poumon économique de l'Afrique centrale, abrite le port Autonome de Douala (PAD) à l'embouchure du Wouri qui se jette dans cet estuaire (Fig. 1).

Figure 1. L'Estuaire du Wouri au Cameroun, à environ 25km du Golfe de Guinée dans l'océan Atlantique du Nord.
Cependant, l'exploitation de cet avantage se trouve limitée d'une part par des inondations récurrentes dont les causes sont d'ordre hydrométéorologique et social, l'entretien du chenal d'accès au PAD au vue de l'envasement et sédimentation rapide observée, et d'autres part en arrière de cordons littoraux externes, on observe déjà des conséquences liées aux changements climatiques tel, la montée du niveau des eaux, un important recul du trait de côte (10m/an) à certains endroits, et une intrusion saline très prononcée. Fort de ces constats, la nécessité de réponse à ces problématiques représente une contrainte très forte pour l'ingénierie maritime, la survie des populations et l'aménagement du littoral estuarien camerounais. Grâce aux observations marégraphiques et bathymétriques, l'analyse des variations du niveau de la mer apparait, d'une part comme un moyen efficace d'appréhender l'évolution de la dynamique sédimentaire et va permettre d'autre part, de pouvoir estimer l'évolution du niveau de la mer ; principales conséquences du réchauffement climatique, qui menace la région côtière basse et de petites îles, très peuplées de l'estuaire du Wouri (Cameroun).
Le régime tidal est semi-diurne à inégalité diurne et mésotidal avec un marnage variant de 1 à 3m. L'asymétrie tidale est essentiellement marquée par une distorsion du fait d'un flot dominant et d'un jusant plus long (1h00 à 1h20 de différence). Les niveaux des basses eaux sont préférentiellement affectés par la dissymétrie entre les marées (0h45 en période d'étiage et 1h00 en période de crue) avec une différence d'amplitude de 0,4 m en période d'étiage. La dominance du flot sur le jusant s'expliquant par la géométrie de contrainte de l'estuaire. Ce travail de reconstruction du niveau de la mer à l'estuaire du Wouri par une collectes et numérisation des enregistrements existant encore en format papiers va permettre d'obtenir une série d'observation du niveau de la mer débutant à partir de 1939. Ceci afin d'améliorer les connaissances sur l'évolution long terme du niveau de la mer, information encore rare à l'échelle de l'Afrique de l'Ouest.
Objectifs
Les objectifs de cette thèse sont :
- Inventorier, digitaliser, contrôler les documents marégraphiques et archives cartographiques
- Etudier les variations des composantes du niveau de la mer (marée dans l'estuaire, évolution du niveau moyen de la mer, niveaux extrêmes,…) en relation avec les apports fluviaux (débits, précipitations)
- Etudier l'évolution du littoral et de la bathymétrie de l'estuaire à partir des documents cartographiques en lien avec les variations du niveau de la mer et des éventuels effets liés au changement climatique
- Développer un modèle 3D hydro-sédimentaire de l'estuaire du Wouri qui couvrira les conditions hydro-sédimentaires réelles de la zone d'étude et sera calibré et quantifié par les observations in situ.
Méthodologie
Inventaire des données
Marée
Les données ont été retrouvées dans les archives du Shom (vert ou noir), et dans les archives du Service Hydrographique du Port Autonome de Douala (rouge). Le PAD dans le cadre de ces activités de navigation a installé quatre stations d'enregistrement marégraphiques (SM1, SM2, SM3, SM4). De ces quatre stations d'enregistrements, trois ont été fonctionnels et seront utilisées dans le cadre de ce travail. Les marégrammes papiers de ces stations d'enregistrements seront numérisé grâce au logiciel NUNIEAU et les registres papiers manuellement. (Fig. 2).

Figure 2. Inventaire des données de hauteur d'eau historiques de l'estuaire du Wouri (Cameroun)
Les données ont été retrouvées dans les archives du Shom (vert ou noir), et dans les archives du Service Hydrographique du Port Autonome de Douala (rouge). Le PAD dans le cadre de ces activités de navigation a installé quatre stations d'enregistrement marégraphiques (SM1, SM2, SM3, SM4). De ces quatre stations d'enregistrements, trois ont été fonctionnels et seront utilisées dans le cadre de ce travail. Les marégrammes papiers de ces stations d'enregistrements seront numérisé grâce au logiciel NUNIEAU et les registres papiers manuellement.
Bathymétrie
Comme pour les enregistrements de hauteur d'eau, un travail d'inventaire des cartes bathymétriques existantes (les minutes bathymétriques) a été accompli.

Figure 3. Inventaire des minutes bathymétriques disponibles au Shom depuis le début du 20ème siècle à l'estuaire du Wouri (Cameroun)
Après cette phase d'inventaire, il faut réaliser la numérisation et le traitement des minutes bathymétriques dont les différentes étapes sont présentées dans les Figures 4 et 5.
Numérisation
Marée
Les outils et méthodologies utilisés lors de la numérisation et de la phase de contrôle sont détaillés ici.
Bathymétrie

Figure 4: Schéma représentant les étapes de numérisation et de traitement des archives cartographiques.

Figure 5: Modèle DSAS d'analyse du trait de côte
A partir des profils transversaux/longitudinaux, des cartes différentielles, et des calculs volumiques réalisés, nous pourrons quantifier l'évolution des fonds de l'estuaire au cours du temps, évaluer les impacts de la dynamique sédimentaire et enfin suivre l'évolution du trait de côte dans le littoral estuarien camerounais…
Modélisation hydro-sédimentaires
En milieu estuarien, les mécanismes et processus majeurs à l'origine de maxima de turbidité et influant sur la dynamique sédimentaire sont nombreux (aspects morphologiques, asymétrie de l'onde de marée, circulation résiduelle de densité, etc.). Les modèles mathématiques sont ainsi nécessaires pour identifier l'influence respective de ces mécanismes sur le piégeage et/ou le transport des sédiments. Pour la présente étude, c'est le module TELEMAC 3D qui est mis en œuvre.
Références
- FOSSI FOTSI Yannick, Nicolas POUVREAU, Isabelle BRENON, Raphaël ONGUENE, Jacques ETAME. Temporal (1948-2012) and Dynamic Evolution of the Wouri Estuary Coastline within the Gulf of Guinea. J. Mar. Sci. Eng. 2019, 7, 343 – doi:10.3390/jmse7100343
- FOSSI FOTSI Yannick, Nicolas POUVREAU, Isabelle BRENON, Raphaël ONGUENE, Jacques ETAME, Dieudonné JOMBE (2019). Reconstruction des variations du niveau de la mer et dynamique de l'évolution du littoral estuarien du Wouri (Cameroun). Journées REFMAR 2019, La Défense-Paris.
- FOSSI FOTSI Yannick, Nicolas POUVREAU, Isabelle BRENON, Raphaël ONGUENE, Jacques ETAME. Evolution du trait de côte de la façade sud de l'ile de Cap cameroun dans l'estuaire du Wouri (Cameroun). Atelier Climat et Impacts du 29 et 30 Novembre 2018 à l'Université de Paris -Sud (Orsay)
- FOSSI FOTSI Yannick Gervais, Raoul Gustave NKOUE DONDO. Etudes des paramètres hydrodynamiques de contrôle de la sédimentation dans l'estuaire du Wouri (Cameroun). Journées REFMAR 2016, UNESCO, Paris.
- FOSSI Y., ETAME J., NKOUE R., ONGUENE R., JOMBE D., FOTSING JM. Propagation de la marée dans l'estuaire du Wouri (Cameroun). Journées scientifiques des doctorants et jeunes chercheurs, Edition de Juin 2016.