Risques – Nouvelle-Aquitaine : Présentation du programme de recherche ARCADE, Approche intégrée du fonctionnement hydro-bio-morpho-sédimentaire du Bassin d’ARCAchon : Dynamiques et Évolutions (2020-2022)

Le Bassin d’Arcachon est un site unique et emblématique de la région Nouvelle-Aquitaine. Cette embouchure tidale aux puissantes dynamiques liées au double forçage houle/marée réunit un nombre d’enjeux environnementaux, socio-économiques et scientifiques considérables[1]. Du point de vue de ses dynamiques hydro-sédimentaires comme écologiques ou environnementales, il fonctionne de manière systémique1. Il est traditionnellement subdivisé en cinq grands compartiments géographiques : le delta de l’Eyre, la lagune au sens strict, les passes et le milieu océanique en distinguant le nord et le sud de la pointe du Cap Ferret. Cette subdivision se justifie compte tenu des agents dynamiques dominants, des caractéristiques et des évolutions morpho–sédimentaires ou des caractéristiques hydrologiques très variées au sein du Bassin et des littoraux adjacents. Cependant, ces différents compartiments fonctionnent de manière interdépendante du point de vue des dynamiques hydro-bio-sédimentaires. Il n’existe pas de limites strictes, mais plutôt des espaces de transition fluctuants dans le temps et parfois difficiles à appréhender. Ainsi, les questions autour des évolutions hydro-bio-morpho-sédimentaires au sein du bassin d’Arcachon sont dans leur ensemble interconnectées et doivent donc être appréhendées de manière intégrée.

[1] Bouchet Jean-Marie, Deltreil Jean-Pierre, Manaud Francois, Maurer Daniele, Trut Gilles (1997). Etude Intégrée du Bassin d’Arcachon – Synthèse. https://archimer.ifremer.fr/doc/00083/19399/

Dans ce contexte et s’appuyant sur une démarche intégrée, le projet de recherche ARCADE a pour objectif d’étudier les dynamiques et les évolutions géomorphologiques, hydrodynamiques et bio-sédimentaires, à l’échelle de l’ensemble du Bassin et de son ouvert (défini comme la partie externe des passes et les littoraux adjacents). Cette initiative a été lancée conjointement par le PNMBA et le BRGM afin de répondre en partie aux orientations de gestion du décret de création du PNMBA (« Améliorer la connaissance de la dynamique du Bassin et de son lien avec l’océan, notamment les transports hydrosédimentaires et les échanges entre les écosystèmes ») ainsi que par la finalité n°9 de son Plan de gestion : « Une adaptation à un espace en mobilité permanente ». Elle devra ainsi permettre de disposer d’une vision d’ensemble du fonctionnement et des interactions complexes qui régissent ces dynamiques.

Une telle vision s’avère nécessaire pour répondre aux défis de société dans cet espace aux multiples enjeux et pour améliorer les capacités de réponse opérationnelle à ces problématiques. Cette approche est également incontournable pour anticiper les trajectoires d’évolution du Bassin dans un contexte de changement climatique.

Ce projet interdisciplinaire et multipartenaire, ayant répondu en 2019 à l’Appel à Projets recherche de la Région Nouvelle-Aquitaine, réunit un consortium constitué de laboratoires universitaires, d’établissements publics de recherche de Nouvelle-Aquitaine et de gestionnaires locaux du territoire, travaillant historiquement sur le périmètre et les problématiques du Bassin d’Arcachon, au carrefour de l’océanographie, de la géomorphologie, de l’écologie et de la gestion des risques. La forte originalité de ce projet est de mettre en synergie ces scientifiques et leurs équipes au contact de structures gestionnaires du territoire, afin de faire progresser de manière intégrée la connaissance des mécanismes hydro-bio-morpho-sédimentaires régissant l’espace du Bassin d’Arcachon.

Le projet s’organise sur trois ans et se divise en quatre tâches interconnectées. La cohérence des différentes actions de ce projet permettra de construire les bases d’une vision globale systémique et adaptée pour répondre aux questions stratégiques et opérationnelles incombant notamment au Parc naturel marin ainsi qu’aux autres acteurs locaux comme le Syndicat Intercommunal du Bassin d’Arcachon (SIBA) et l’Agence de l’Eau Adour-Garonne (AEAG).

Le BRGM intervient comme coordinateur au sein de la tâche 2 et de la tâche 4.

La tâche 2, vise à améliorer la connaissance des interactions non-linéaires entre marée, surcote et agitation liées aux vagues (ondes infragravitaires, houle résiduelle et clapot) sur l’ensemble du Bassin en se basant sur des campagnes d’instrumentation saisonnières et évènementielles. L’objectif est de mesurer des processus encore mal connus ou jamais mesurés dans le Bassin, mais jouant un rôle majeur sur la morpho-dynamique et les niveaux d’eau et pouvant conduire à l’érosion des estrans, des berges et à des submersions.

La réalisation de cette tâche se divise en différentes étapes :

• Il s’agit dans un premier temps de procéder à l’archivage et à l’analyse des observations hydrodynamiques antérieures au projet. Cette capitalisation constituera une base de données collective, servant de référence pour l’étude des processus hydrodynamiques au sein du Bassin d’Arcachon.
• Dans un second temps, il est question de réaliser des campagnes de mesures i) continues (longue durée) et ii) évènementielles. Cette tâche sera consacrée à l’élaboration de plans de campagne de mesures et leurs déploiements afin de mieux caractériser les mécanismes de propagation, de génération et d’interactions entre la marée, les surcotes, les vagues et la végétation en conditions énergétiques moyennes et en conditions de tempête.Différents instruments de mesures ont été installés durant l’hiver 2020-2021. Par exemple, sur le point de mesure ci-dessous, positionné à la limite entre le secteur des passes internes et l’intérieur du bassin, des mesures de niveaux d’eau et de courants à haute fréquence et en continue sont réalisées avec un Acoustic Doppler Current Profileur (ADCP). Ces mesures permettent d’analyser la vitesse des courants selon le moment de la marée et la propagation des vagues venant du large vers l’intérieur du Bassin.

• Les mesures acquises feront l’objet d’analyse multi-fréquentielle des interactions niveau d’eau/agitation. L’objectif est d’améliorer la compréhension et la caractérisation des oscillations du plan d’eau dans les passes et à l’intérieur du Bassin d’Arcachon. Parmi les différents mécanismes mis en jeu, une attention particulière sera portée sur i) la génération, la propagation et les interactions entre la marée et les ondes infragravitaires, ii) la houle résiduelle et le clapot dans le Bassin, iii) une analyse spécifique des processus de dissipation d’énergie liés à la végétation (herbiers de zostères, schorres) et à la morphologie (topo-bathymétrie) est également envisagée.
• Enfin, on cherchera à mettre en évidence le rôle des différents processus mesurés dans les aléas de submersion et d’érosion qui affecte les différentes parties du bassin (marée, surcote atmosphérique, onde infra gravitaires, houle, clapot). L’amélioration des connaissances dans ce domaine étant fondamentale pour la prise en compte des risques associés à l’hydrodynamique du Bassin d’Arcachon.

La tâche 4, qui assure la coordination du projet, est conjointement animée par le BRGM et le PNMBA. Elle a pour ambition de permettre et de faire fructifier l’approche profondément intégrée du projet et de permettre de répondre via le comité des experts constitutif du projet aux questions posées par la gestion du territoire tout au long du projet. Elle porte la volonté d’améliorer la connaissance des processus et de les transmettre aux acteurs publics pour éclairer les prises de décision en matière de gestion.

Dans le cadre du projet, deux post-doctorats et une thèse sont en cours.

L’un des post-doctorats porte sur l’analyse des interactions entre les évolutions de l’embouchure du bassin d’Arcachon et de ses littoraux (tâche 1) et l’autre sur la caractérisation des interactions entre marée et agitation de surface à l’embouchure et à l’intérieur du Bassin d’Arcachon (tâche 2).

La thèse porte quant à elle sur les interactions entre les herbiers et les processus hydro-sédimentaires à l’intérieur du Bassin d’Arcachon. Il s’agit, selon une approche quantitative, de caractériser les relations entre agitation de surface, flux hydro-sédimentaires et couverture d’herbiers (tâche 3).