Morgane Jolivet

Les 1500 km de côte, du plateau des Guyanes, sont caractérisés par deux importants éléments à large échelle que sont la circulation vaseuse et les houles de l’Atlantique. Les apports vaseux de l’Amazone sont organisés en larges bancs, migrant le long de la côte sous l’influence des vagues et des courants, séparés par des zones dites « interbancs». Si le régime des vagues est saisonnier, les bancs dissipent fortement l’énergie du large à la côte tandis que les zones inter-banc, relativement libres de vase, ont tendance à être caractérisées par des plages de sable et des cheniers. Ces plages se révèlent être des points clés du territoire, avec un développement urbain, d’offres récréatives et de tourisme. Ce sont aussi des zones choisies par les tortues marines pour venir pondre chaque année, faisant de la Guyane un important hot-spot pour la reproduction de ces espèces. Les littoraux sableux de Guyane sont des territoires à enjeux pour les années à venir, en raison de l’explosion démographique et des conséquences du changement climatique sur cette côte, à plaines basses, essentiellement vaseuses. C’est d’ors et déjà une question d’actualité pour les plages de Kourou et d’Awala-Yalimapo, soumises ces dix dernières années à une érosion préoccupante. Ces deux sites d’étude très différents, à l’instar de précédentes études sur l’île de Cayenne, offrent un aperçu complémentaire de la typologie des plages sableuses de Guyane. Cette thèse s’est employée à décrire et comprendre les trajectoires d’évolution morphologique de ces littoraux sableux, soumis à des influences multiples. En observant les échelles et l’emboîtement des processus à l’œuvre (forçages climatiques atlantique, cycle banc-interbancs, régime saisonnier des estuaires, lithologie locale, ou encore, occurrence des houles d’alizés et de l’Atlantique), cette thèse s’est construite de la même manière, en englobant des processus de méso-échelle à infra-journaliers. Ceci afin de proposer une vision systémique et une approche conceptuelle de la morphologie et de la dynamique de ces plages sablo-vaseuses. L’étude long-terme de l’évolution du trait de côte (1950-2017), basée sur des images aériennes à haute résolution (50 cm), a permis d’observer et de décrire précisément la trame de la construction, par alternance de dépôts de sédiments vaseux et de cheniers, de la plaine côtière des Guyanes. L’étude du changement d’exutoire de l’estuaire de la Mana, est un événement très représentatif de l’aboutissement de cette construction par déflexion des estuaires, sous l’influence des bancs de vase. Ce fonctionnement caractéristique s’applique largement aux petits estuaires que compte le plateau des Guyanes. A plus fine échelle, cette thèse s’appuie sur une approche de terrain, avec une série de données morphologiques et hydrodynamiques récoltées entre 2017 et 2019. Ce suivi diachronique de la morphologie des plages a été réalisé par photogrammétrie conjuguée à des relevés bathymétriques saisonniers. Les courants, vagues et marées ont également été enregistrés lors de campagnes ponctuelles d’hydrodynamique. Sur la réponse morphologique aux forçages instantanés, l’étude de la morpho-dynamique a permis de souligner l’importance de la marée dans le transport sédimentaire et le fonctionnement des plages. Si à basse mer, l’avant côte se révèle extrêmement dissipative en atténuant fortement les houles incidentes, à marée haute et plus encore aux marées de vives-eaux, la mer de vent, conjuguée aux houles d’alizé, vient directement toucher le haut de plage et former des talus d’érosion. Ces plages combinent à la fois une terrasse de basse mer extrêmement dissipative et un haut de plage réflectif à marée haute. L’étude multi-décennale et les observations de terrain ont aussi permis d’avancer les preuves d’une généralisation d’un modèle de rotation des plages. Celui-ci avait déjà été mis en évidence pour les plages de l’Ile de Cayenne, en fonction de l’occurrence des bancs de vase et de leur influence sur l’orientation des houles incidentes et la dérive littorale. La présence de vase modifiant la bathymétrie, les houles et vagues sont réfractées, induisant une contre dérive (Ouest- Est) et un transport sédimentaire (Est-Ouest) inverse à la norme. Ces conditions, conjuguées à la disponibilité de sable provenant de la remobilisation des cheniers ou des apports estuariens locaux, définissent ces plages sableuses comme des zones à forte variabilité. Le bilan sédimentaire assujetti à un balancement du stock sableux reste cependant stable. Cette stabilité des plages sableuses est confirmée par les datations OSL. Le développement urbain récent de ces littoraux qui peut venir déstabiliser cet équilibre, entre en question. Les tentatives de fixer un littoral à forte variabilité créent un fractionnement en micro- cellules qui limite la mobilité intrinsèque du stock sableux nécessaire à l’équilibre de la plage. Entre en question le développement urbain récents de ces littoraux qui peut venir déstabiliser cet équilibre. Les tentatives de fixer un littoral à forte variabilité crée un fractionnement en micro- cellules qui limite la mobilité intrinsèque du stock sableux nécessaire à l’équilibre de la page en fonction de l’alternance de périodes de banc et inter-banc.

The 1500 km of coastline of the Guiana Shield is distinguished by the two large-scale features of mud bank migration and swells of the North Atlantic. The muddy sediment inputs of the Amazon are organized in large banks migrating along the coast under the influence of waves and currents, which are separated by « inter-bank » zones. The wave regime is distingly seasonal, but banks dissipate the offshore energy strongly at the coast while the inter-bank areas, relatively free of silt, tend to be characterized by sandy beaches and chenier. These beaches turn out to be key elements of the territory, supporting urban development, recreational offerings and tourism. Beaches are also the areas chosen by hundreds of sea turtles to come to nest each year, making Guyana an important hot-spot for the reproduction of these species. The sandy coasts of French Guiana will be crucial territories in the coming years in the face of population explosion and in the face of climate change on this low-lying, mostly muddy coast. Today, however, it is an issue of actuality for the beaches of Kourou and Awala-Yalimapo, which have been subjected during the last ten years to a worrying erosion. These two very different study sites, along with previous studies on island of Cayenne, offer a complementary overview of the typology of sandy beaches of Guyana. This thesis aims to describe and understand the morphological evolutionary trajectories of these sandy coasts, under multiple influences. Observing the scales and the interplay of processes at work (Atlantic climate forcings, banc-interbanc cycles, seasonal estuarine regime, local lithology, or occurrence of trade winds and the North Atlantic) this thesis is constructed encompassing mesoscale to infra-daily processes, in order to provide a systemic view and a conceptual approach of the morphology and dynamics of these sandy-muddy beaches. The long-term study of coastline evolution (1950-2017), based on high-resolution (50 cm) aerial images, made it possible to accurately observe and describe the structure « in thousand-sheets » of the coastal plain of the Guianas, which is made up from alternating deposits of muddy sediments and cheniers. Also, revealing the change in the outlet of the Mana estuary is an event highly representative of deflection processes of estuaries, under the influence of mud banks, and whose mechanism largely applies to the small estuaries that fringe the guyenese coast. On a smaller scale, this thesis relies on a field study, during which morphological and hydrodynamic data was collected between 2017 and 2019. A diachronic survey of beach morphology was employed using photogrammetry combined with seasonal bathymetric surveys. Currents, waves and tides have beeen recorded during specific hydrodynamic campaigns. On the morphological response to instantaneous forcing, the study of morphodynamics allowed us to underline the importance of tides in sedimentary transport and the functioning of beaches. If the coastline is extremely dissipative and strongly attenuates the incident waves at low tide, at high tide and even more so in spring tides, the sea waves combined with trade winds swells come may rush up directly to the top of the beach and form erosional slopes. These beaches combine both an extremely dissipative low-water terrace and a highly reflective beach-top at high tide. The multi-decadal study and the field observations also allowed to advance the evidence of the generalization of the beach rotation model highlighted for the Bay beaches of the island of Cayenne which evolve according to the occurrence of mud banks and their influence on the orientation of incident waves and littoral drift. The presence of mud modifies the bathymetry, swells and waves are refracted, inducing a counter-drift (West-East) and a reversed sedimentary transport rsystem (East-West). These conditions, combined with the availability of sand from the re-mobilization of cheniers or local estuarine inputs, define these sandy beaches as zones with high variability but with a stable sediment balance subjected to a winging of the sandy material. This stability of the sandy beaches is also confirmed by OSL datings. The questionable recent urban development of these littorals that can destabilize this balance. Attempts to fix in place a highly variable coastline creates a disruption in the form of micro littoralcells that limits the intrinsic mobility of the sandy sediment necessary for the balance of the beaches during the alternation of bank and interbank periods.