L'estuaire du Saint-Laurent, l'un des plus importants au monde, présente une combinaison peu commune de caractéristiques géomorphologiques. Cette singularité complexifie l'étude des processus qui façonnent les divers systèmes côtiers de l'estuaire. Face à cette complexité, cette thèse vise à contribuer à la science de la géomorphologie littorale de l'estuaire du Saint-Laurent en utilisant les marais intertidaux comme objet pour comprendre les processus géomorphologiques fondamentaux qui mènent à leur émergence, évolution, dégradation et renouvellement à diverses échelles spatio-temporelles. L'originalité de cette étude réside dans l'identification des composantes multifactorielles des processus, liées aux forces astronomiques, géologiques, météorologiques, biologiques et anthropiques d'origine essentiellement extrinsèque, et comment elles sont intégrées dans les interactions et rétroactions intrinsèques aux systèmes intertidaux. Bien que cette complexité soit reconnue en géomorphologie côtière, les concepts clés de seuil, d'échelle et de rétroaction sont rarement réunis en raison des difficultés d'intégration des processus multifactoriels dans les modèles fonctionnels. En conséquence, les systèmes côtiers tels que les marais intertidaux sont souvent simplifiés et présentés comme des environnements homogènes dont la dynamique est principalement déterminée par des processus extrinsèques et linéaires. Ce problème occulte la variance processus/réponse, qui est plus souvent la règle que l'exception. Le problème de la variance dans la morphologie des marais intertidaux, reconnu par les écoles de pensées européennes, constitue la problématique de cette étude, notamment à travers les concepts d'évolution asymptotique et d'autocyclicité. La recherche vise à déterminer si les marais intertidaux du Saint-Laurent se sont formés de façon linéaire comme le présente la littérature actuelle, ou si leur morphologie répond à des seuils, des interactions et des rétroactions qui varient dans l'espace et le temps. L'hypothèse est que les marais intertidaux de l'estuaire du Saint-Laurent, qui apparaissent comme des formes permanentes et homogènes, sont en fait en continuel rééquilibrage. Ils ont été et sont encore soumis à des cycles ou alternent des phases d'expansion et de contraction, d'intensité variable dans l'espace et le temps. Alors que la plupart des études sur la morphologie des marais intertidaux sont réalisées sur une seule saison et sur un seul site d'étude, cette étude privilégie une approche comparative multi-locale et pluriannuelle afin de saisir la diversité des conditions géomorphologiques et la variance interannuelle. Quatre sites d'étude ont été sélectionnés dans la zone de turbidité maximale de l'estuaire du Saint-Laurent où se trouve la majorité des marais intertidaux. Des mesures volumétriques ont été effectuées sur une période de 3 à 4 ans à l'aide d'une barre de sédimentation/érosion et la turbidité mesurée afin de documenter la dynamique sédimentaire actuelle. Les trajectoires évolutives à long terme ont été documentées par l'analyse de la stratigraphie du marais supérieur ainsi que par l'analyse multidate de photographies aériennes, de cartes historiques et d'images iconographiques. Les résultats de cette thèse révèlent des réponses géomorphologiques dans l'estuaire du Saint-Laurent qui diffèrent significativement de celles décrites dans la littérature. L'évolution de la morphologie des systèmes de marais intertidaux est clairement non-linéaire, cyclique, asynchrone et spécifique au site. Une telle complexité, jusqu'ici peu reconnue, brouille la compréhension de leur dynamique et suggère une évolution principalement dirigée par des facteurs autogènes, ce qui représente un défi de modélisation pour la prévisibilité future. / The St. Lawrence Estuary, one of the most important in the world, presents a combination of geomorphic features rarely seen elsewhere. This intricacy complexifies the study of the processes that shape the diverse coastal systems of the estuary, such as beaches, and intertidal marshes. Given such complexity, this thesis aims to contribute to the science of littoral geomorphology in the St. Lawrence Estuary by using the tidal marshes as a subject for understanding the fundamental geomorphological processes leading to their emergence, evolution, degradation, and rejuvenation at various spatiotemporal scales. The originality of this study lies in the identification of the multifactorial components of these processes, linked to geological, astronomical, meteorological, biological, and anthropogenic forces essentially extrinsic in origin, and how they are conditioned by interaction and feedbacks of intrinsic origin. While this complexity is recognized in coastal geomorphology, the key concepts of threshold, scale, and feedback are rarely brought together due to the difficulties of integrating multifactorial processes into functional models. As a result, coastal systems such as intertidal marshes are often simplified and presented as homogeneous environments whose dynamics are primarily driven by extrinsic, linear processes. This problem obscures the processes/response variance, which is more often the rule than the exception. The problem of variance in tidal marsh morphology, recognized by European schools of thought, constitutes the problematic of this study, especially the concepts of asymptotic evolution and marsh autocyclicity. This research questions if the intertidal marshes of the St. Lawrence formed in linear fashion as presented in the current literature, or if they responded to thresholds, interactions, and feedbacks varying across space and time. The hypothesis is that the intertidal marshes of the St. Lawrence Estuary, which appear as permanent and homogeneous forms, are in fact unique and self-reorganizing. They were and continue to be subject to cycles or alternating phases of expansion and contraction at various intensities across space and time. While most studies of the morphology of intertidal marshes are conducted over a single season at one study site, this study favors a comparative multi-location and multi-year approach to capture the diversity of geomorphic conditions and interannual variance. Four study sites were selected in the maximum turbidity zone of the St. Lawrence Estuary where most intertidal marshes are located. Volumetric measurements were made over a 3- to 4-year period using a sedimentation/erosion bar and turbidity measured to document current sediment dynamics. Long-term evolutionary trajectories were documented by analysis of the sedimentary record from the upper marsh stratigraphy as well as by use of time-lapse analysis of aerial photographs, historical maps, and iconographic images. The results of this thesis reveal geomorphic responses in the St. Lawrence Estuary that differ significantly from those usually described in the existing regional literature. The evolution of the morphology of the intertidal marsh systems is clearly non-linear, cyclical, asynchronous, and site-specific. Such heretofore unrecognized complexity blurs the understanding of their fundamental dynamics and has led previous authors to suggest an evolution primarily driven by autogenous factors, making a challenge for modelling their predictable future evolution.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Les inondations sont une préoccupation majeure avec un potentiel de risques importants pour la sécurité publique ainsi qu'un impact économique et social négatif. Pour développer un modèle hydrodynamique permettant de cartographier et d'évaluer les risques d'inondation, un modèle d'élévation est un élément essentiel. La grande disponibilité de données de télédétection multisources facilite la création d'un modèle numérique d'élévation topo-bathymétrique (TBDEM). Cependant, il peut être très difficile de créer un modèle d'élévation à haute résolution homogène adapté à la cartographie des inondations en raison des divergences entre les données topographiques et bathymétriques causées par des changements temporels, des systèmes de référence horizontaux et verticaux différents, et des différences significatives en termes de résolution, incertitude et zone de couverture. Cette étude présente une méthodologie qui élargit les études précédentes axées sur la cartographie côtière à basse résolution en résolvant les différences spatiales et temporelles des jeux de données multisources tout en maintenant l'intégrité de la morphologie des berges et de l'environnement proche du rivage. Ceci est réalisé en appliquant une nouvelle méthodologie de fusion qui est mieux adaptée aux sources de données en jeu. Une méthode de moindre coût est appliquée aux données topographiques alors qu'une méthode de feathering est appliquée aux données bathymétriques. Pour ce qui est de la zone intermédiaire à l'interface de la terre et de l'eau, des transects sont utilisés pour interpoler entre les données manquantes afin de garantir l'intégrité du littoral. Enfin, une méthode de krigeage empirique bayésien appliqué à l'ensemble des données permet de produire une surface sans discontinuité accompagnée d'une surface d'erreur pour analyser l'incertitude en chaque point du modèle. Des données LiDAR aéroporté ainsi que des données de bathymétrie multifaisceau de la section supérieure du fleuve Saint-Laurent au Québec, Canada ont été combinées en utilisant la méthodologie proposée. Le TBDEM produit dans cette étude constitue une meilleure représentation que les modèles précédents et minimise l'erreur dans les données. La capacité de ce TBDEM à être plus performant que les modèles précédents dans les simulations hydrodynamiques sera testée dans des études futures en utilisant des événements de crue enregistrés précédemment. / Flooding is a major concern with potential for significant risks to public safety as well as a negative economic and social impact. To develop a hydrodynamic model to map and assess flooding risks, a single elevation model is a critical component. The wide availability of multisource remotely sensed data facilitates the creation of a Topo-Bathymetric Digital Elevation Model (TBDEM). However, it can be very challenging to create a seamless high resolution elevation model suited for inundation mapping due to discrepancies between remotely sensed topographic and bathymetric data caused by temporal changes, differing horizontal and vertical reference systems, resolution, incertitude, and coverage area. This study presents a methodology that expands on previous studies focused on low resolution coastal mapping by resolving spatial and temporal differences from multisource data sets while maintaining the integrity of the channel morphology and the near shore environment. This is achieved by applying a novel fusion methodology that is best suited for the data source. A least cost method is applied to the topographic data sources and a feathering method for bathymetric data, while, as for the intermediate region, transects are used to interpolate between missing data to ensure the integrity of the shoreline. Finally Empirical Bayesian Kriging applied to the entire dataset helps produce a seamless surface accompanied with an error surface to analyze the incertitude at each point of the model. Airborne Lidar data as well as Multibeam bathymetry data from the upper section of the Saint-Lawrence River in Quebec, Canada were combined using the methodology proposed. The TBDEM produced in this study is a better representation than previous models and minimizes the error in the data points. This TBDEM's ability to perform better than previous models in hydrodynamic simulations will be tested in future studies using previously recorded flood events.

Cette étude, basée sur l'analyse des formes et des sédiments marins, présente une reconstitution des processus géomorphologiques et sédimentaires ayant modelé le fond marin du secteur Trois-Pistoles-Forestville depuis la déglaciation. Des données recueillies par un sonar multifaisceaux ont permis de produire un modèle numérique de terrain à haute résolution du relief sous-marin. Des profils géophysiques et des carottes sédimentaires ont fourni des données sur la nature, l'épaisseur et la distribution des sédiments. Pendant l'Holocène, de nombreux mouvements de masse sont venus remobiliser les sédiments glaciomarins, paraglaciaires et postglaciaires. Les courants de turbidité, les glissements de translation et les coulées de débris ont produit différents dépôts et formes sur le fond marin, dont des amphithéâtres de décrochements, des canyons et des cônes sous-marins. Les systèmes de canyons et de cônes du plateau nord sont encore actifs. Les formes et les sédiments de surface du secteur d'étude sont tous d'origine postglaciaire.

Deux discours opposés caractérisent la littérature scientifique portant sur les marais intertidaux du Saint-Laurent. D'abord, un discours anthropocentrique axé sur leur croissance et sur leur développement économique (ca. 1874-1980). Ensuite, un discours biocentrique centré sur l'érosion et l'impact néfaste des activités humaines (ca. 1980-2009). Entre les deux, une compréhension incomplète de l'évolution naturelle et culturelle de ces écosystèmes a influencé différents types d'aménagements parfois durables, parfois nuisibles, à travers le temps. Pourquoi deux discours contradictoires? Il semble que le réductionnisme présent dans la compréhension scientifique des marais a eu pour effet de simplifier l'interprétation de l'évolution naturelle des marais et de la culture humaine. Avec une étude relationnelle sur les diverses interactions entre êtres humains et les marais de l'estuaire du Saint-Laurent, le mémoire révèle que la géographie physique et humaine des marais intertidaux est complexe et ne peut être résumée par des généralisations simplistes ou réductionnistes.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 février 2024) / Les environnements fluvio-estuariens froids comme l'estuaire fluvial du Saint-Laurent (EFSL) présentent la singularité d'être affectés par un régime d'écoulement complexe et la présence d'un littoral fortement anthropisé. Ces caractéristiques complexifient l'étude des processus morphosédimentaires et de la trajectoire hydrogéomorphologique des environnements fluvio-estuariens de l'EFSL. Les analyses effectuées dans le secteur du méandre de Portneuf et de Pointe-Platon du Saint-Laurent ont permis d'identifier des liens entre la trajectoire de ces systèmes avec le régime de perturbations naturelles et anthropiques ainsi qu'avec l'évolution temporelle de leur résilience. Au Québec, l'évolution morphologique des environnements côtiers est étudiée depuis longtemps dans l'estuaire maritime et le golfe du Saint-Laurent. Toutefois, l'estuaire fluvial est demeuré en majeure partie non étudié. Ainsi, le manque de connaissances de ces systèmes et la complexité des processus qui s'y opèrent ont mené à l'implantation de structures sur le littoral et le long de la côte aménagée, et ce, sans considérer les conditions hydrodynamiques, géomorphologiques et sociétales propres à chacun des sites. C'est le cas du littoral de Portneuf sur la rive nord et de celui de Pointe-Platon, situé près du village de Sainte-Croix, sur la rive sud du Saint-Laurent, où ont été aménagés au 20e siècle des quais empiétant dans le fleuve sur un 1 km et 100 m, respectivement. Cette étude ce base sur une approche par seuillage des enregistrements hydrométéorologique (1961-2022), d'une analyse historique 2-D de l'évolution de la côte (1949-2022) et l'évolution récente 3-D de la côte (2021-2022). À l'aide de cette approche, cette étude montre que la dynamique géomorphologique des systèmes anthropisés de l'EFSL semble être davantage contrôlée par les activités humaines dans l'intervalle temporel récent. Les événements ponctuels de tempêtes n'exercent pas le même dégrée de contrôle que pour leur homologue de l'estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent. L'interaction entre le régime d'écoulement bimodal et les structures perpendiculaires à la côte ont participé à créer quatre sous-systèmes qui se distinguent par leur dynamique morphosédimentaire et leur résilience. De plus, cette étude illustre l'importance de la connectivité sédimentaire amont/aval dans une portion du Saint-Laurent relativement pauvre en sédiments pour le maintien de leur résilience. / Cold fluvio-estuarine environments, such as the St. Lawrence Fluvial Estuary (SLFE), have the singularity of being affected by a complex flow regime and the presence of a highly anthropized coastline. These characteristics complicate the study of morphosedimentary processes and the hydrogeomorphological trajectory of fluvio-estuarine environments in the SLFE. Analyses carried out in the Portneuf and Pointe-Platon meander sector of the SLFE have revealed links between the trajectory of these systems and the disturbance complex (natural and anthropogenic), as well as with the temporal evolution of the resilience of the systems. In Québec, the morphological evolution of coastal environments has long been studied in the Lower Estuary and Gulf of St. Lawrence, but the fluvial estuary remains largely unstudied. The lack of study and the complexity of processes and system responses have led to the construction of structures along the coastline and along the developed coast without considering the hydrodynamic, geomorphological and societal sitespecific conditions. This is the case for the Portneuf coastline on the north shore and the Pointe-Platon coastline near the village of Sainte-Croix on the south shore of the St. Lawrence River, where docks encroaching into the river for 1 km and 100 m, respectively, were built in the 20th century. This study is based on a thresholding approach of hourly hydrometeorological records (1961-2022), a 2-D historical analysis of coastline evolution (1949-2022) and recent 3-D shoreline evolution (2021-2022). Using this approach, this study shows that the geomorphological dynamism of these EFSL systems appears to be more controlled by human activities in the recent time interval. Single storm events do not exert the same degree of control as their counterparts in the Lower Estuary and Gulf of St. Lawrence. The interaction between the bimodal flow regime and the rigid structures perpendicular to the coast allowed forming four subsystems that differ in their morphosedimentary dynamics and resilience. In addition, this study illustrates the importance of upstream/downstream sediment connectivity in a relatively sediment-poor portion of the St. Lawrence River in maintaining their resilience.