Thèse Dynamique Multi-Échelles de l'Intrusion Saline dans les Estuaires Macrotidaux en Contexte de Variabilité Hydroclimatique H/F - 33

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences et environnements
Laboratoire de recherche : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux
Direction de la thèse : Aldo SOTTOLICHIO ORCID 0000000208093665
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-27T23:59:59

Les estuaires sont des zones de transition dynamiques entre la terre et l'océan, abritant des écosystèmes à forte valeur écologique et soutenant des populations riveraines ainsi qu'une diversité d'usages. La salinité y joue un rôle structurant, contrôlant la circulation hydrodynamique, mais aussi la qualité de l'eau, le fonctionnement des écosystèmes et certains usages. Elle conditionne les propriétés physico-chimiques de l'eau, la distribution des habitats et joue un rôle majeur sur les processus hydrodynamiques et sédimentaires. Dans un contexte de changement global, la multiplication des sécheresses, l'élévation du niveau de la mer et les aménagements hydrauliques, sont des évolutions drastiques des forçages dans les estuaires, susceptibles de perturber le fonctionnement physique et morphologique de ces systèmes (Jalón-Rojas et al., 2021, Lee et al., 2025).
Parmi les processus liés au transport de sel dans les estuaires, l'intrusion saline, c'est-à-dire la pénétration d'eau salée vers l'amont dans les fleuves tidaux, constitue un phénomène clé. Elle résulte de l'interaction entre forçages fluviaux, marins et atmosphériques et les processus de mélange entre eau douce et eau salée. L'évolution du régime fluvial et des conditions océaniques (niveau moyen, marée, surcotes) peut intensifier ce phénomène et accroître ainsi les risques pour l'approvisionnement en eau potable et industrielle, perturber les équilibres écologiques et compliquer la gestion durable des ressources (Mueller et al., 2024). L'intrusion saline est ainsi reconnue comme une menace croissante pour les ressources en eau douce dans les zones côtières à l'échelle mondiale, constituant un enjeu scientifique et sociétal majeur (Li et al., 2025).

La dynamique du transport du sel et de l'intrusion saline dans les estuaires a suscité un intérêt scientifique croissant, qui a notamment mis en évidence l'importance des processus de mélange turbulent, d'advection résiduelle et de dispersion tidale dans la structuration de la salinité (Geyer and MacCready, 2014). Toutefois, plusieurs verrous majeurs subsistent, notamment quant à l'influence relative des différents forçages, aux interactions entre les différentes échelles de variabilité temporelle, aux évolutions à long terme et au rôle des gradients latéraux.
Par ailleurs, dans le cas particulier des estuaires dominés par la marée et fortement turbides, tels que ceux de la côte atlantique française, les évolutions sédimentaires et morphologiques peuvent modifier la propagation de la marée (Jalón-Rojas et al., 2018) et la circulation résiduelle (Rojas et al., 2026), complexifiant la dynamique de la salinité. De plus, dans ces estuaires, les gradients de salinité influencent la formation de structures frontales, avec des conséquences importantes pour l'accumulation et la rétention de matière organique, d'organismes, de polluants et de débris (Bo and Ralston, 2022).
L'objectif de la thèse est de mieux comprendre les dynamiques du sel et la variabilité spatio-temporelle de l'intrusion saline dans les estuaires macrotidaux, de l'échelle intratidale à l'échelle interannuelle. Trois questions scientifiques principales guideront ce travail :
i)comment les différents forçages environnementaux contrôlent-ils la variabilité de l'intrusion saline à différentes échelles temporelles ?
ii)comment se structurent les gradients spatiaux de salinité dans ces estuaires, et quels processus gouvernent leur variabilité ?
iii)Quelle est la variabilité à long terme de l'intrusion saline et comment les évolutions hydroclimatiques influencent-elles cette dynamique ?

Ces questions seront abordées à partir de la combinaison de la modélisation numérique et des observations in situ à long terme sur deux estuaires macrotidaux de la côte atlantique française, la Gironde et la Loire, qui constituent des sites d'étude particulièrement pertinents en raison de leur forte variabilité hydrodynamique et sédimentaire.

La dynamique du transport du sel et de l'intrusion saline dans les estuaires a suscité un intérêt scientifique croissant, qui a notamment mis en évidence l'importance des processus de mélange turbulent, d'advection résiduelle et de dispersion tidale dans la structuration de la salinité (Geyer and MacCready, 2014). Toutefois, plusieurs verrous majeurs subsistent, notamment quant à l'influence relative des différents forçages, aux interactions entre les différentes échelles de variabilité temporelle, aux évolutions à long terme et au rôle des gradients latéraux.
Par ailleurs, dans le cas particulier des estuaires dominés par la marée et fortement turbides, tels que ceux de la côte atlantique française, les évolutions sédimentaires et morphologiques peuvent modifier la propagation de la marée (Jalón-Rojas et al., 2018) et la circulation résiduelle (Rojas et al., 2026), complexifiant la dynamique de la salinité par. De plus, dans ces estuaires, les gradients de salinité influencent la formation de structures frontales, avec des conséquences importantes pour l'accumulation et la rétention de matière organique, d'organismes, de polluants et de débris (Bo and Ralston, 2022).

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des objectifs du groupe de travail international SCOR Working Group 172 SALTWATER, qui rassemble des experts autour de la dynamique du sel et de l'intrusion saline dans les systèmes estuariens (https://scor-saltwater.net/). Cette intégration offrira au doctorant un accès privilégié à des échanges scientifiques internationaux visant une compréhension globale de ces processus. Les résultats de la thèse contribueront en retour aux réflexions du groupe, renforçant la portée internationale et la visibilité scientifique des travaux.
Des interactions régulières avec les gestionnaires permettront également d'alimenter la réflexion sur les scénarios d'évolution et d'adaptation des estuaires face aux évaluations hydroclimatiques.

L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la dynamique du transport du sel et la variabilité spatio-temporelle de l'intrusion saline dans les estuaires macrotidaux, de l'échelle intratidale à l'échelle interannuelle. Elle vise à analyser l'influence relative des différents forçages environnementaux, la structuration des gradients de salinité et l'évolution à long terme de l'intrusion saline sous variabilité hydroclimatique. Le travail s'appuiera sur la combinaison de modélisation numérique, observations continues et mesures in situ. L'objectif final est d'améliorer la compréhension du fonctionnement estuarien et d'éclairer la gestion des ressources en eau dans un contexte de changement global.

La méthodologie reposera sur la combinaison de modélisation numérique et d'analyses d'observations continues dans les estuaires de la Gironde et de la Loire. Elle s'appuiera sur les réseaux de suivi existants (par des collaborations avec les réseaux MAGEST et SYVEL) et sera complétée par des mesures in situ ciblées afin de mieux caractériser les gradients de salinité.
La méthodologie bénéficiera également des avancées récentes en modélisation numérique des systèmes estuariens (e.g., Do et al., 2024), de la disponibilité de réseaux d'observation assurant un suivi continu de la salinité (e.g. MAGEST, SYVEL), des débits fluviaux (Banque HYDRO) et du niveau marin (SHOM), ainsi que du développement récent des méthodes statistiques ou hybrides avancés. Ces approches pourront être complétées par des mesures in situ ciblées afin de mieux caractériser les gradients, ainsi que par la prise en compte de la variabilité hydroclimatique à plus long terme.