Thèse Futurgeol - Reconstitution Géologique et Détermination des Facteurs de Contrôle d'Évolution du Littoral Occitan Par le Cas Test Représentatif du Lido des Coussoules à la Palme - La Franqui. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Perpignan Via Domitia École doctorale : Energie et Environnement Laboratoire de recherche : Centre de formation et de recherche sur les environnements méditerranéens Direction de la thèse : Raphaël CERTAIN ORCID 000000022020310X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-08T23:59:59 Après un diagnostic sur les modalités d'évolution d'un modèle réduit du littoral Occitan (milieu microtidal méditerranéen, Sud de la France) aux échelles millénaires et pluri décennales récentes, le devenir de ce littoral face à la carence sédimentaire et l'augmentation du niveau de la mer liée au réchauffement global anthropique sera investigué avec le modèle numérique ShorelineS. Le but est, une fois les facteurs de contrôle géologiques établis, tenter d'avoir une image réaliste de ce littoral à l'échéance 2100 et de réfléchir à la transposition de ces résultats. Avec une augmentation globale du niveau marin qui ne cesse d'accélérer et qui devrait atteindre 40 à 80 cm à la fin du siècle (Fig. 1) et continuer, avant de se stabiliser si des mesures sociétales globales sont mises en place au niveau mondial, et des apports en sédiments particulièrement contraints (Brunel et al., 2014; Liquete et al., 2008), il est primordial d'apporter un diagnostic sur l'évolution des littoraux sableux qui sont particulièrement réactifs. L'Homme occupe ces milieux et son implantation socio-économique ne cesse d'y augmenter (France et al., 2011), comme en région Occitanie dont le littoral sableux contrôle une grande partie de l'économie touristique et des engagements financiers comme le Plan Littoral 21.

Fig. 1 : Projections d'augmentation du niveau marin (GIEC, 2011).

L'étude des barrières sableuses ou lidos, en particulier pour les côtes microtidales tectoniquement stables comme celles de Méditerranée Occidentale, s'avère primordiale (Barusseau et al., 2010; Benallack et al., 2016; Dominguez et al., 1992; Poirier et al., 2017). Améliorer la connaissance de cet environnement est la clé pour tenter de prédire avec justesse la réponse des littoraux sableux faces aux changements globaux annoncés (Brunel and Sabatier, 2009; Ortega et al., 2013; Plater and Kirby, 2011; Pont et al., 2002; Ranasinghe, 2016). Ce travail passe par la reconstitution de la paléogéographie d'un maximum de sites diversifiés pour augmenter la robustesse des courbes du niveau marin relatif obtenues et des facteurs de contrôle diagnostiqués (i.e. Kemp et al., 2013; Meyssignac and Cazenave, 2012; Morhange et al., 2006). La compréhension des processus actuels s'avère aussi primordiale, tout comme la détermination des vitesses d'évolution du trait de côte actuel en se basant sur les tendances observées lors des dernières décennies à partir d'analyses diachroniques. Enfin, des projections sur la base de ces connaissances doivent être réalisées avec des modèles numériques adaptés de dernière génération suffisamment robustes pour projeter ces tendances sur les décennies à venir et aboutir à représenter la morphologie future des littoraux en réponse à l'augmentation du niveau de la mer. Ce sujet de doctorat repose sur trois volets correspondant à différentes échelles temporelles complémentaires. Il interroge l'emboitement de ces échelles avec notamment l'implication des processus actuels dans l'enregistrement long terme séculaire à millénaire et permettra d'évaluer la capacité de la communauté littoraliste à modéliser numériquement la réponse des littoraux sableux à la carence en sédiment actuelle ainsi qu'à l'augmentation exponentielle du niveau de la mer dans les décennies à venir, ce qui apparait comme un enjeu sociétal et environnementaliste mondial majeur.

Volet 1 : Modalités de construction du prisme sableux et évolution passée à long terme.
Le but est de détailler la mise en place chronologique des structures sédimentaires littorales emboitées identifiées ayant abouti à la fermeture du lido de l'ancienne baie de La Franqui (Fig. 2) et d'élaborer in fine un schéma général de construction de ces systèmes littoraux depuis la stabilisation du niveau marin à son niveau proche de l'actuel il y a 6500 ans. Cette analyse passe par la détermination des processus globaux versus locaux qui participent à contrôler ces systèmes et permettra d'affiner la courbe de variation du niveau marin relatif sur cette période pour la Méditerranée occidentale. Le but est de poser le cadre d'une connaissance solide de la morphodynamique de ce littoral lors des derniers millénaires et d'une expertise pouvant ensuite permettre la projection dans le futur des tendances observées dans le volet 2.

Volet 2 : Evolution pluri-décennale à actuelle de la dynamique et des processus actifs pour cette barrière sableuse
Le travail consistera à exploiter les bases de données existantes concernant la dynamique récente des traits de côte, archivées depuis les dernières décennies par photos aériennes depuis 1942 et extractibles des observations satellitales disponibles depuis 1984. Le but est d'obtenir des indications de tendances récentes de dynamique des traits de côte, pouvant ensuite servir à la modélisation numérique long terme des évolutions futures du volet 3. Ce travail de caractérisations des processus actuels passera notamment par l'installation d'une caméra (collaboration Waves'n See -Yves Soufflet https://wavesnsee.com/) enregistrant en temps réel les évolutions de la plage et du trait de côte et les phases d'ouvertures/fermetures du grau de la Franqui, passe intermittente qui contrôle les échanges sur le site entre la lagune et la mer. Ces données permettront le suivi à haute fréquence de la dynamique du trait de côte. L'idée est alors de confronter les processus et tendances actuelles avec les tendances millénaires établies du volet 1. Ce travail permettra d'entamer une réflexion sur le rôle des processus actuels dans l'enregistrement long terme et de questionner les modalités d'emboitement des échelles temporelles dans l'évolution des barrières microtidales. Il permettra aussi de commencer à apporter un diagnostic sur l'impact du changement global initié depuis le début de l'ère industrielle, notamment l'augmentation du niveau de la mer déjà constatée (20 cm depuis 1860, avec des vitesses actuelles de 3-4 mm/an).

Volet 3 : Modélisation numérique (ShorelineS by Deltares) pluri-décennale de la réponse de ces barrières sableuses à la carence en sédiment et l'augmentation du niveau de la mer. Projections vers la fin de ce siècle.
Le but sera ici de partir des connaissances obtenues dans les volets 1 et 2 pour calibrer le modèle numérique ShorelineS développé par Deltares (https://www.deltares.nl/en/news/new-code-enables-better-and-faster-prediction-of-sea-and-coastal-waves), un organisme de science ouverte financé par l'UNESCO, et regarder vers le futur. L'idée est de projeter sur le long terme (100 ans) les tendances actuelles déterminées et de produire des représentations de l'évolution probable du site lors des prochaines décennies en intégrant à la fois la réponse aux forçages actuels mais aussi l'augmentation exponentielle du niveau marin prévue à l'échéance 2100. Le but est de fournir une image réaliste de ce que sera la position du trait de côte et la morphologie du littoral à cette échéance, ainsi que de caractériser les vitesses d'évolution. Cet exercice théorique aura aussi des répercutions pratiques avec par exemple une réflexion qui pourra en découler sur le devenir de la voie de chemin de fer Européen qui connecte l'Europe du Nord à La Catalogne et la côte Est Espagnole. Cet exercice sera potentiellement reproductible à l'ensemble des littoraux d'Occitanie et/ou mondiaux. Il va permettre d'initier cette réflexion et de la généraliser à l'ensemble du territoire régional dans un premier temps, et mondial sur des sites d'intérêts dans un 2e temps.

Études géologiques
Le but est d'obtenir une image complète des architectures internes des sites sur un continuum terre-mer, depuis les formations anciennes de fond de baie jusqu'au plateau interne et de décrire leur chronologie de mise en place. Le groupe LMUSCA du CEFREM (Littoral MUltiSCale Analyses) dispose de l'accès à une plateforme (IEEM) autour de l'expertise scientifique et des moyens à la mer ainsi que de tout le matériel géophysique nécessaire (dont une partie a été acquise récemment à l'aide de projets BQR UPVD) pour réaliser cette étude exhaustive en coupe du milieu littoral sableux (géoradar (Fig. 3), sismique terrestre et marine, levés au DGPS cinématique, carottages, laboratoire d'analyses sédimentologiques). Les photos aériennes qui seront utilisées depuis 1942 ainsi que les données satellites disponibles depuis 1985 sont déjà dans la base de données géoréférencées du laboratoire. La partie carottages (Ginger CEBTP) permettant la calibration de l'imagerie géophysique et la récolte du matériel sédimentaire pour identification paléo-environnementale (analyse de la microfaune réalisée au Cefrem) et datations (C14 -Micadas, Alfred Wegener Institut- et OSL- Université de Rennes-) a déjà été sous-traitée à des entreprises de service en raison de l'importance des moyens à mettre en oeuvre en présence de galets et des profondeurs à atteindre (-10m). Certaines analyses géochimiques sur les sédiments, comme les amino-acides ou les lames minces, sont aussi en cours d'analyse dans des laboratoires partenaires (Northern Arizona University, Université de Bourgogne).
Le travail portera donc en grande partie sur des données déjà acquises qui montrent d'ores et déjà la pertinence du sujet et la qualité des informations acquises, qui seront ponctuellement complétées par un travail de prospection sur le terrain durant la période de doctorat pour compléter les informations manquantes identifiées.

Suivi des processus et évolutions morphologiques par caméra
Le suivi du littoral par imagerie vidéo sur mât est une technique de télédétection terrestre devenue incontournable pour l'étude de la dynamique côtière (Holman, R. A., & Stanley, J., 2007) ; Plant, N. G., Holland, K. T., & Haller, M. C., 2007). Le dispositif repose sur l'installation de caméras haute résolution au sommet d'une structure fixe (mât ou bâtiment), orientées vers la zone de déferlement. Contrairement aux levés topographiques classiques, cette méthode offre une continuité temporelle exceptionnelle, permettant d'acquérir des images à haute fréquence (toutes les heures, voire toutes les minutes). Les images 'instantanées' subissent un traitement numérique pour devenir des 'timex' (images moyennées), ce qui permet de lisser l'agitation des vagues et de révéler des structures morphologiques sous-marines, comme les barres de sable, par la persistance de l'écume. Ces données sont ensuite ortho rectifiées, passant d'une vue perspective à une vue en plan cartographique grâce à des points de contrôle au sol, permettant ainsi d'avoir une image de la topographie de la plage et des calcule des bilans sédimentaires entre chaque date (Almar, R., et al., 2012). Ce système permet ainsi de surveiller en temps réel le recul du trait de côte, l'évolution des bancs de sable et l'impact des tempêtes avec un coût opérationnel réduit.

Modélisation numérique (ShorelineS by Deltares)
Le modèle ShorelineS, développé principalement par l'institut Deltares (notamment par Roelvink et al.), est un modèle numérique de type 'one-line' (ligne de rivage) conçu pour simuler l'évolution morphologique des côtes sur des échelles de temps allant de quelques jours à plusieurs décennies. Contrairement aux modèles de grille classiques, ShorelineS traite le trait de côte comme une série de segments mobiles sur une base de référence fixe, permettant une flexibilité géométrique importante.
Techniquement, le modèle calcule le transport de sédiments longitudinal (longshore transport) en utilisant des formules classiques comme celle du CERC ou de Van Rijn, alimentées par un forçage de houle (hauteur, période et angle). Sa grande force réside dans sa capacité à gérer des géométries complexes : il peut simuler des côtes très incurvées, des îles, et même des jonctions ou des scissions de flèches sableuses sans instabilité numérique majeure. Le modèle prend en compte les structures rigides (épis, brise-lames) et les rechargements sédimentaires. Le déplacement de la ligne de rivage est dicté par le bilan sédimentaire local (), où une convergence du transport entraîne une accrétion et une divergence provoque une érosion. ShorelineS se distingue par son efficacité de calcul, permettant de tester de nombreux scénarios de gestion côtière et de changement climatique (élévation du niveau de la mer) avec une rapidité bien supérieure aux modèles 2D ou 3D complexes.
Le coeur de ShorelineS repose sur le gradient du transport sédimentaire longitudinal (longshore), où le modèle calcule le flux de sable parallèlement à la côte en fonction de l'incidence des vagues. Cependant, son originalité réside dans sa capacité à intégrer des processus transversaux (cross-shore) souvent négligés dans les modèles de ligne de rivage classiques. Le modèle simule le recul du trait de côte dû à l'élévation du niveau de la mer (loi de Bruun) et intègre des modules pour les wash-overs (franchissements de la plage lors des submersions marines de tempête) (Huisman, B. J., et al., 2019). Lors de tempêtes extrêmes, si la hauteur des vagues dépasse la crête de la dune ou de la barrière, le modèle transfère numériquement un volume de sédiments de la face avant vers l'arrière de la barrière. Ce mécanisme permet de simuler la migration naturelle des barrières sableuses et le maintien de leur largeur face à la transgression marine, rendant le modèle particulièrement robuste pour les études de vulnérabilité climatique.
Sur le plan technique, ShorelineS est principalement développé en MATLAB (Deltares, 2023). Ce choix permet de bénéficier de puissantes bibliothèques de calcul matriciel et de faciliter l'interfaçage avec d'autres outils de la suite Deltares, comme Delft3D ou XBeach. L'architecture du code est structurée de manière modulaire, permettant aux utilisateurs d'intégrer leurs propres formules de transport ou de modifier les conditions aux limites (comme des apports fluviaux ou des dragages). Bien qu'il soit écrit en MATLAB, il peut être exécuté via des versions compilées (exécutables) ne nécessitant pas de licence logicielle coûteuse pour les utilisateurs finaux, et son code source est souvent partagé au sein de la communauté scientifique pour favoriser le développement collaboratif via des plateformes comme GitHub. Une extension sous PYTHON est en cours et sera fonctionnelle pour ce travail de doctorat.

Titulaire d'un diplôme de Master ou école d'ingénieur avec des notions/expériences dans le domaine des géosciences et de la dynamique littorale avec une appétence pour la modélisation numérique. Sujet demandant à la fois une maitrise des techniques géophysiques de pointe et une très bonne aptitude à la prospection sur le terrain pour l'étude des géométries internes des corps sédimentaires. Bases souhaitées en usage de modèles numériques et programmation MATLAB ou PYTHON. Maîtrise des logiciels SIG et des connaissances en géologie, sédimentologie et dynamique des systèmes littoraux. Bon niveau d'anglais demandé et appétence pour la rédaction d'articles scientifiques.