Barrier island restoration and nourishment is necessary for sustaining coastal systems worldwide. In the Mississippi River Delta Plain, the lack of sediment supply, relative sea level rise, and reworking of abandoned delta lobes promote rapid disintegration of barriers, which can contribute to mainland storm impacts. Barrier island restorations that utilize higher quality sediments (Outer Continental Shelf- OCS) are expected to exhibit higher resiliency, withstanding coastal erosion, event-induced erosion, and ongoing transgression when compared to barriers nourished using lower quality nearshore (NS) sands. Additionally, use of OCS sediments increases sediment supply by adding material to the system supporting increased barrier longevity by maintaining a subaerial footprint longer compared to NS sediments. We used the Delft3D modeling suite to study barrier geomorphic trajectories nourished using OCS/NS sands, compared with control simulations with no nourishment. Resulting morphologies from 18 simulations with forcing that included annualized forcing, storms, and SLR are evaluated and compared.

This thesis investigates the process of habitat fragmentation and the spatial and temporal scales at which it occurs. Fragmentation has become an important topic in biogeography and conservation biology because of the impacts it has upon species??? distributions and biodiversity. Various definitions of fragmentation are available but in this research it is considered to be the disruption of continuity, either natural or human-induced in its origins and operative at multiple spatial scales. Using the distribution of the southern brown bandicoot Isoodon obesulus as a case study, three spatial scales of fragmentation were analysed. At the continental scale, the Australian distribution of the subspecies I. o. obesulus was examined in relation to climate, geology and vegetation cover at the time of European settlement of Australia and two centuries later. Using archived wildlife records and Geographic Information Systems (GIS) analyses, habitat suitability models were created to assess natural and human-induced fragmentation of the distribution of I. obesulus in 1788 and 1988. At the regional scale, a study was made of the distribution of I. obesulus in the south-east of the State of South Australia. Again, natural and human-induced patterns of habitat fragmentation were modelled using GIS with climate, soil and vegetation data for the time of European settlement and at present. At the local scale, the distribution of I. obesulus was the subject of a detailed field survey of 372 sites within 29 remnant patches of native vegetation in south-eastern South Australia in order to understand the variables that cause habitat fragmentation. Geographic information systems were used again but in a different way to carefully stratify the field survey by overlaying maps of topography, vegetation and past fires. The large dataset collected from the surveys was described using six generalized linear models which identified the significant variables that fragment the distribution of I. obesulus at a local scale. From the results of the field surveys, a subset of four remnants was chosen for further GIS spatial modelling of the probability of I. obesulus occurring within remnants in response to fire via a controlled burning programme put in place to reduce accumulating fuel loads. These investigations show that habitat fragmentation can be caused by different factors at different spatial scales. At the continental scale, it was found that climate played a dominant role in influencing the fragmented distribution of I. obesulus but vegetation change during the past two centuries has also had a profound impact on the availability of habitat. Within south-eastern South Australia, the species??? regional scale distribution is constrained by climate and also by soil and vegetation patterns. Dramatic change to its regional distribution occurred in the 20th century as a result of the clearance of native vegetation for planting pastures, crops and pines. Fragmentation at the regional scale has resulted in the remaining habitat being reduced to small, isolated, remnant patches of native vegetation. At the local scale it was found that variables which disrupt the continuity of I. obesulus habitat within remnants include vegetation cover in the 0-1 m stratum, abundance of Xanthorrhoea australis and soil texture. For a subset of sites located in one landsystem of the study area, named Young, the age of vegetation since it was last burnt was also found to be a significant variable, with vegetation 10-14 years old since burning providing the most suitable habitat. Spatial modelling of two scenarios for prescribed burning over 15 years revealed that the use of fire as a habitat enhancement tool will be complicated and require a detailed understanding of the factors that cause natural fragmentation in the distribution of I. obesulus at the local scale. A further conclusion of the study was that ecological relationships between species and their habitats require careful interpretation of multi-scaled datasets and conservation plans for endangered species ought to be made at multiple spatial scales. Future research directions are identified including the linking of multi-scaled habitat fragmentation models to genetic studies of the species throughout its range.

Haul-by-haul steam trawler catch and effort data for 1918�23, 1937�43 and 1952�57, which covers a large portion of the history of steam trawling in the Australian South East Fishery, were examined in detail for the first time. There were 64,371 haul records in total. The catch-rate for all retained catch combined shows a strong decline overall, with a brief recovery during World War II, probably due to increased retention of previously discarded species. The fishing fleet moved to more distant fishing grounds and deeper waters as the catch-rate declined. The catch-rates of the main commercial species followed a similar pattern in a number of regions within the fishery. The catchrate of the primary target species � tiger flathead (Neoplatycephalus richardsoni) � dropped considerably from the early, very high, catch-rates. Chinaman leatherjacket (Nelusetta ayraudi) and latchet (Pterygotrigla polyommata) � species that were apparently abundant in the early years of the fishery � virtually disappeared from catches in later years. The appearance of greater catches of jackass morwong (Nemadactylus macropterus), redfish (Centroberyx affinis), and shark/skate during the war and afterwards was probably due to increased retention of catches of these species. The disappearance of certain species from the catch may be due to high fishing pressure alone, or to a combination of fishing pressure, changes in the shelf habitat possibly caused by the trawl gear, and environmental fluctuations. Catch-rates in weight per haul per species were standardised to annual indices of abundance using a log-linear model. Standardised annual index trends for flathead, latchet and leatherjacket indicate a strong to severe decline over the period covered by the data. All species showed seasonal patterns, but the peak season varied depending on the species. The distribution of standardised catch-rate by area also differed greatly by species, and no single area showed consistent differences across all species. Day trawls caught more flathead, redfish and latchet, while night trawls caught more morwong and leatherjacket. Moon phase had less influence on catch-rates than the other factors examined. Correlation of annual index trends with a number of annual mean environmental factors was examined and no strong correlations were found. Annual catches of the major commercial trawl species on the SE Australian shelf were estimated from recorded total trawl catches, catch species composition from subsamples and estimates of the rate of discarding. These annual catches, standardised indices of abundance and biological population parameters were used in single-species stock reduction models to estimate absolute biomass trends. Biological population parameters and the biomass estimates were used to calculate management reference point fishing mortality rates F0.1, Fspr30 and Fmsy. Results showed that simple plausible population models can be constructed that account for catches over the long period of time from 1915 to 1961. Simple mass-balance ecosystem models were built for the demersal community of the SE Australian shelf for 1915 and 1961 using the Ecopath software. Model inputs were consistent with a more comprehensive SE marine ecosystem model in development by CSIRO. The models demonstrate that biomass estimates produced by the single species stock reduction models can be consistently integrated into simple plausible massbalance ecosystem models. Modern stock assessments for the main commercial species in this fishery today mostly used data collected since about 1985. Abundance indices and total catch estimates from this study have been used in the most recent assessments for tiger flathead and morwong, allowing construction of the exploitation history for these species spanning almost 100 years. Use of the historical information has increased confidence in the estimates of the modern stock assessments � particularly management reference points, and has allowed us to quantify changes in fish abundance that have simply been documented anecdotally in the past.

Ce travail a pour finalité la mise en place d'un modèle numérique de transport sédimentaire en Manche. La conception d'un tel modèle a nécessité l'identification des processus physiques, leur modélisation numérique et leur validation in-situ. Le domaine d'étude implique de modéliser le comportement mécanique d'un mélange hétérométrique de particules et particulièrement celui des grains fins au sein d'une matrice grossière. L'attention a été portée sur la caractérisation de ces processus par l'acquisition de données expérimentales et in-situ. Les données acquises dans des conditions hydro-sédimentaires comparables à celles rencontrées en Manche sont rares. Ainsi, un nouvel instrument et une méthode d'analyse d'images ont été spécifiquement conçus et mis en oeuvre in-situ dans le but d'observer et de quantifier la dynamique d'un mélange particulaire fortement hétérogène à l'échelle du grain et des fluctuations turbulentes. Les données obtenues ont été confrontées avec succès aux formulations existantes. Une d'entre elles a été choisie pour être adaptée. A partir de prélèvements stratigraphiques, la dynamique de transfert des particules fines dans un sédiment grossier et leur profondeur de pénétration ont pu être appréhendées. Le modèle de transport sédimentaire multiclasse multicouche, forcé par les vagues et les courants et prenant en compte le transport par charriage et en suspension a ainsi pu être appliqué à des scénarios réalistes Manche.

La Baie du Mt-St-Michel est un milieu mégatidal dont le remplissage holocène a débuté il y a 8000 ans BP. La Baie présente aujourd'hui des environnements contrastés : une baie sensus stricto à l'Ouest, un système estuarien à l'Est, et un littoral sableux exposé aux houles au NE. A partir de données de sismique THR et de carottage, des architectures de remplissage différentes sont mises en évidence : progradante puis aggradante dans la baie, aggradante puis chenalisante dans le domaine estuarien et le long du littoral NE. L'ensemble des résultats permet d'établir un modèle de remplissage caractérisé par : un cortège transgressif de faible volume ; un cortège de haut niveau marin très développé ; une surface de ravinement tidale de grande extension, pouvant localement atteindre le substratum ; une surface de ravinement par la houle présente en marge de l'axe estuarien ; une préservation de séquences sédimentaires liée à une accommodation d'origine tidale dans l'axe estuarien, et d'origine eustatique sur les marges. A l'échelle du bassin, les disparités spatio-temporelles du potentiel de préservation des séquences sont très importantes. Dès que la vitesse de la transgression holocène diminue à partir de 6500 B.P., l'importance des facteurs locaux (hydrodynamisme, apports, morphologie du substratum) est mise en évidence. Les séquences préservées en marge de l'estuaire enregistrent des changements environnementaux interprétés comme le résultat de crises climatiques d'une périodicité de 1500 ans. Si l'origine de ces crises est incertaine (cycles de Bond, cycles tidaux long terme, combinaison des deux), leur rôle dans l'évolution des littoraux doit être considéré comme majeur.

Parmi l'ensemble des différentes parties composant une digue à talus maritime, la carapace représente l'élément clé de la stabilité de la structure. Elle se compose soit d'enrochements naturels soit de blocs artificiels en béton lorsque l'intensité de la houle requiert des poids d' éléments naturels que les carrières disponibles ne sont pas en mesure de fournir. Le developpement des blocs artificiels performants a fait l'objet de multiples travaux de la part de chercheurs du monde entier. Il s'agissait principalement de proposer des formes optimisées conduisant a une grande stabilité hydraulique autorisant par l a de faibles consommations de béton et donc des économies substantielles. L'objective principale de ces travaux de recherche est de mettre au point de nouveaux blocs artificiels de protection des digues a talus soumis a l'action des houles. Le travail contribuera à développer des méthodes d'optimisation des formes des blocs. Les enseignements recueillis à l'issue de la thèse doivent permettre de proposer des formes plus performances que celles aujourd'hui disponibles sur le marche. L'analyse de la performance de ce bloc sur modèle réduit nous apporte des résultats satisfaisants en termes de stabilité, malgré le franchissement restant à améliorer. Une étude approfondie, d'une part sur la cinématique de l' écoulement proche de la carapace et d'autre part les efforts subis par le bloc, nous permet de proposer une nouvelle formulation de la vitesse longitudinale liée au run-up. L'influence du caractère de l'onde (déferlement, claque) est déterminante pour les coêfficients hydrodynamiques.

Le champ captant de Radicatel est un AEP historique et majeur de la ville du Havre et de son agglomération (255 000 hab.). C'est un système karstique en rive droite de la Seine dont l'aval hydraulique (la Seine) a subi un étagement et une diffluence en réponse aux fluctuations du niveau de base lors du Pleistocène. Cette structure géomorphologique couplée à un contexte structural dominé par la faille Fécamp-Lillebonne détermine le fonctionnement hydrologique et la vulnérabilité du système. L'étude de ce système se réalise en trois temps : (i) l'analyse de l'influence de la variabilité climatique, (ii) l'étude du contexte structural aux échelles régionale, et locale et (iii) l'étude du fonctionnement hydrologique de trois sources (Moulin B, Bruisseresse et Four aux Veaux) grâce à un suivi haute fréquence de la turbidité et de la conductivité électrique. Cette analyse pluri-disciplinaire a permis de montrer le lien entre les variations des signaux hydro-sédimentaire (turbidité et enregistrement sédimentaire) et les variations de l'indice climatique NAO démontrant que les systèmes karstiques de Radicatel présente de très fortes connexions avec les eaux issues du ruissellement. A ce contrôle climatique s'ajoute un contrôle structural marqué par la présence d'une faille orientée N150 entre la source du Moulin B et la source de la Bruisseresse, de failles secondaires N50-60, ainsi que la morphologie singulière du toit de l'Albien. Ce contexte structural et hydrogéologique est le cadre d'un graben compartimenté siège d'un aquifère très puissant et karstifié. L'étude du fonctionnement hydrologique des trois sources par traitement du signal des données de turbidité et de conductivité électrique conforte l'existence d'un caractère commun propre à l'aquifère de la craie, et des fonctionnements propres à chaque source lié à l'influence locale du cadre morpho-tectonique local.

Cette thèse est une contribution au thème crucial de l'impact climatique de la matière particulaire dans l'atmosphère, dont on soupçonne qu'il pourrait être du même ordre que l'effet de serre des gaz, mais peut-être de signe opposé. L'outil central de ce travail est le modèle météorologique RAMS. Ce travail exploite les rares données de terrain disponibles dans cette région, données indispensables pour la validation des calculs par modèle. Sur la base d'un DPM validé en Afrique, nous proposons ainsi un cadastre d'émission éolienne de poussières désertiques 1°X1° recouvrant les zones désertiques et semi-arides en Mongolie et Chine du Nord. Cette source est validée par l'étude d'une forte tempête de poussieres minérales datant d'Avril 1998. Nous montrons ensuite son aptitude à restituer en détail un épisode de tempête de sable enregistré au printemps 2002 en un site expérimental de la campagne ACE-ASIA. Enfin nous couplons le transport atmosphérique des poussières désertiques issues de ce cadastre avec les émissions de certains des gaz et aérosols les plus représentatifs des émissions anthropiques de polluants en Asie de l'Est. Les processus de transport et de chimie très simplifiés appliqués aux BC (particules carbonées) et au SO2 aboutissent à des mélanges et des captures quantifiables de sulfates par les poussières minérales. Les calculs d'épaisseurs optiques caractéristiques de chaque polluant dans les mélanges sont en bon accord avec les données photométriques (Lidar, AERONET, etc.) et permettent de conclure que le parti pris de notre méthode simplificatrice donne une approche des observations à la fois correcte et aisément interprétable par le nombre réduit des paramètres choisis

La Manche orientale est une plate-forme continentale mégatidale soumise à l'action de la houle. Au large de Dieppe, les fonds marins sablo-graveleux modelés de dunes et de bancs sableux, et caractérisés par un gradient hydro - morpho - sédimentaire, sont étudiés selon plusieurs échelles spatiales (grain, dune, gradient) et temporelles emboîtées (instantané, cycles semi-diurne, et semi-lunaire, année, plusieurs décennies). Des analyses multi-variées, réalisées sur des paramètres morphologiques, sédimentaires et hydrodynamiques, ont montré que la granulométrie et le disponible sédimentaire sont les facteurs principaux de contrôle de la morphologie et de la dynamique des dunes. Une variabilité inter-dune beaucoup plus marquée que la variabilité intra-dune est mise en évidence à partir des caractéristiques granulométriques et benthiques. Sur une période de 56 ans, des levés bathymétriques répétés montrent un ralentissement des vitesses de migration des dunes lorsque la période d'observation considérée s'allonge, ce qui témoigne d'une oscillation importante et fréquente des déplacements des dunes. Sur les pas de temps supérieurs à un an, le corps dunaire dans son ensemble se déplace et la direction de migration des dunes coïncide avec celle du résiduel de marée. A l'échelle du cycle semi - diurne au cycle semi - lunaire, les déplacements sont souvent cantonnés à la zone de crête. Une réorganisation des stocks sédimentaires se fait à l'échelle du champ de dunes, et non à l'échelle de la dune. Les calculs de flux charriés en granulométrie étendue montrent qu'une houle, même faible, peut inverser le transport sédimentaire résiduel et augmenter les quantités de sédiments transportées (de 10 à 100 fois plus pour une hauteur significative de houle de 1,5 m, et jusqu'à 1000 fois plus pour des houles annuelles). Des mesures de sismique THR permettent de visualiser des discontinuités, pentées de 0,5 à 4 ° (2nd ordre), qui constituent le maître-litage des dunes et dont la périodicité de formation est estimée entre 4 et 18 ans. Ces périodicités sont similaires à celles observées à partir des analyses en ondelettes réalisées sur les chroniques de marée et de houle de la zone d'étude, et sur une chronique d'indice NAO. Les discontinuités de 2nd ordre, préservées dans l'architecture interne dunaire, sont interprétées comme des surfaces érosives dues à une inversion temporaire de migration des dunes, provoquée par des évènements de tempêtes exceptionnelles. Leur mise en place semble oblitérer plusieurs discontinuités de 2nd ordre formées précédemment pendant des épisodes de houles plus faibles. Les fluctuations climatiques à moyen terme qui contrôlent la variabilité des évènements de tempête sont présentées comme étant le facteur principal influençant la dynamique des dunes sur le long terme. Ce champ dunaire exceptionnel de la Manche orientale, permet par cette étude à échelles spatiale et temporelle emboîtées, d'avancer de nouvelles interprétations quant aux modalités de la mobilité des dunes sous-marines. Ces résultats peuvent répondre à des préoccupations appliquées telles que la sécurité maritime, l'enfouissement ou le dégagement d'objets.

Cette étude propose une analyse intégrée de biomarqueurs moléculaires de sols, depuis leur site de production jusqu'à leur archivage sédimentaire lacustre. Un inventaire des lipides neutres est d'abord réalisé sur des sols d'usages contrast és : prairies/pâtures et forêts. Globalement, cette approche permet de distinguer (1) des composés linéaires ubiquistes, et (2) des composés (poly-)cycliques, généralement spéci ques. Parmi ces derniers gurent les acétates de triterpényle et les méthoxyserrat ènes, respectivement biomarqueurs d'Astéracées et de Pinacées. La persistance de l'empreinte moléculaire d'un ancien usage des sols est aussi démontrée. Ensuite, l'analyse multi-proxy d'une carotte sédimentaire couvrant les 6700 dernières années révèle l'impact prépondérant des activités humaines sur le fonctionnement hydrologique du lac, depuis l'époque gallo-romaine. Les assemblages moléculaires précédemment dé- nis dans les sols sont globalement retrouvés, associés à un nouveau biomarqueur spéci que du chanvre, d'intérêt paléoenvironnemental. Une tentative de reconstitution des anciennes occupations des sols apparaît conforme aux données historiques et paléoenvironnementales antérieures.