Includes supplemental material. / This report outlines the results of a two quarter Total Ship Systems Engineering (TSSE) Capstone design project undertaken by the students at the Naval Postgraduate School. The project was under the direction of Professors C.N. Calvano and R.Harney. / Currently, no system exists that provides a sea-based distributed aviation platform capability. The emergence of Unmanned Air Vehicles (UAVs) / Unmanned Combat Air Vehicles (UCAVs), the continued U.S. Navy focus on the littorals, the desire for force distribution, the need for operational cost reductions, and the advent of Network Centric Warfare (NCW) all continue to support the requirement to re-evaluate how littoral operations will be conducted in the future. Given this background, a bottom-up design of a ship supporting a primarily UAV/UCAV air wing in a low to medium threat environment is of significant interest. SEA ARCHER meets this interest. This report outlines a design that meets the future needs for distributed aviation with a high-speed, highly automated platform. Large gains in reduced manning through automated systems for both operation and damage control helpmeet the demanding needs for the future of the Navy at reduced operational costs. The report will outline both the Mission Needs Statement (MNS) and Operational Requirements Document (ORD) for the ship that was developed. The analysis of alternatives that was conducted to determine relative size requirements for the ship in presented in the next section. The concept design that resulted as a result of the Total Ship Systems Engineeing process in then presented. Finally, a detailed look at the analysis and trade studies that were conducted in presented in order to show the more detailed analysis that was conducted in designing the ship.

<em>Cladophora glomerata</em> is a filamentous green alga that currently forms extensive blooms in nearshore areas of Lake Ontario, eastern Lake Erie, Lake Michigan, and isolated locations in Lake Huron. The biomass, areal coverage, algal bed characteristics, and tissue phosphorus concentrations of <em>Cladophora glomerata</em> were measured at 24 nearshore rocky sites along the northern shoreline of Lake Erie?s eastern basin between 1995-2002. Midsummer areal coverage at shallow depths (&le;5m) ranged from 4-100 %, with a median value of 96%. Peak seasonal biomass ranged from <1 to 940 g m^-2 dry mass (DM), with a median value of 171 g m^-2 DM. Tissue phosphorus varied seasonally, with initial high values in early May (0. 15 to 0. 27 % DM; median 0. 23 % DM) to midsummer seasonal low values during peak biomass (0. 03 to 0. 23 % DM; median 0. 06 % DM). A numerical <em>Cladophora</em> growth model (CGM) was revised and field-tested at 5 sites in eastern Lake Erie during 2002. The CGM is useful for: 1) Predicting <em>Cladophora</em> growth, biomass, and tissue phosphorus concentrations under non-point source P loading with no depth restrictions; 2) providing estimates of the timing and magnitude of the midsummer sloughing phenomenon; 3) determining the contribution of <em>Dreissena</em> invasion to the resurgence of <em>Cladophora</em> in eastern Lake Erie; and 4) developing management strategies for <em>Cladophora</em> abatement. The CGM was applied to investigate how the spatial and temporal patterns of <em>Cladophora</em> growth were influenced by the natural variability in environmental parameters in eastern Lake Erie. Seasonal patterns in <em>Cladophora</em> growth were strongly influenced by temperature, and peak depth-integrated biomass was strongly influenced by both available light and phosphorus. The photosynthetic capacity of field collected <em>Cladophora</em> was a poor predictor of the mid-summer sloughing phenomenon. The CGM, however, predicted that self-shading within the dense <em>Cladophora</em> mats would have caused negative growth rates at the base of the dense mats for 14 days prior to the sloughing event. The metabolic imbalances at the base of the <em>Cladophora</em> mats were driven primarily by the availability of light and were exacerbated by intermediate water temperatures (~23??C). The excellent agreement between model simulations and field data illustrates the ability of the CGM to predict tissue P and growth over a range of sites and depths in eastern Lake Erie and suggests potential for the model to be successfully applied in other systems.

Lake trout (Salvelinus namaycush) were extirpated from Lake Champlain around 1900 and from the lower four Great Lakes by 1960. Their ecological, commercial and recreational importance has prompted extensive restoration efforts. Despite widespread evidence of natural reproduction by stocked lake trout, there is minimal evidence of survival of wild progeny beyond age-0. Various abiotic and biotic impediments may be preventing self-sustaining lake trout populations from becoming established. Unsuccessful restoration in shallow areas has recently prompted a shift to restoration efforts to offshore, deep reefs in the Great Lakes. The first objective of this study was to develop, test, and implement methods for evaluating lake trout reproduction in deep water, where previously established techniques were ineffective. The second objective addressed the recruitment bottleneck between the emergent fry and juvenile life stages in Lake Champlain, by assessing the severity of predation on lake trout fry by epi-benthic fish. In order to quantify egg density on deep-water habitats (>18 m), we paired a deep-water egg trap with egg bags to establish a relationship between the two types of gear in Lake Champlain. There was no significant difference between densities in the egg bags and deep-water traps, but there was a positive correlation of their ranks (correlation coefficient = 0.514, p<0.0001). The deep-water traps were then used in Lake Michigan to successfully acquire the first egg density data from two sites on the deep Mid Lake Reef Complex. A drop electroshocker was developed to detect fry presence and tested in Lake Champlain in conjunction with emergent fry traps. Both types of gear exhibited similar patterns of fry relative abundance. To assess fry predation in Lake Champlain, two-hour gillnet sets during the period of fry emergence to identify fry predators and to describe how predation patterns changed diurnally and temporally. Seven species of epi-benthic fry predators were identified, including five species that had not been previously identified as fry predators. Yellow perch and rock bass dominated the predator community at two study sites (83% of total catch, N=1179, 77% of all fry predators, N=57). Predator presence and fry consumption was almost entirely nocturnal. There was a linear aggregational response in predator CPUE (fish/hr) to increasing fry relative abundance (p<0.033) but confirmed predators did not exhibit a functional response. There was evidence of a threshold of fry relative abundance at 1 fry/trap/day for the onset and conclusion of fry predation. Temperature was a driving factor in the timing of fry emergence and predator abundance, allowing us to predict the relative impact of predators based on temperature scenarios. Only 5% of the potential predators consumed fry. We used empirical probabilities of consumption to model loss of fry due to predation. This consumption model revealed that predator abundances would have to be extremely high for predation to significantly reduce the population of fry. However, given the relatively high species richness of predators observed at the shallow water study sites, lake trout fry survival is likely to be higher at deep, offshore reefs. These results support the recent shift in restoration efforts to focus on deep reefs.

La côte tyrrhénienne orientale occupe une place centrale dans les dynamiques d’échanges méditerranéennes. Entre 1600 et 500 av. n. è. environ, elle est occupée par des communautés solidement structurées culturellement, parmi lesquelles les Étrusques, les populations latines, les Grecs d’Occident et les communautés italiques. L’adoption d’une chronologie étendue, qui court sur plus d’un millénaire, vise à mettre en lumière les phénomènes de continuité et de ruptures dans les réseaux de communication et dans les processus d’implantation en milieu littoral. En effet, cette étude entend détailler les processus à l’œuvre dans la construction de l’espace côtier tyrrhénien, en s’attachant aux notions de choix, d’attrait, de rejet ou d’indifférence qui ont joué dans les dynamiques d’implantation sur le littoral. En établissant des schémas de référence et en étudiant la matérialité des implantations côtières, cette analyse propose donc une synthèse inédite sur les processus qui ont amené à l’occupation du littoral dès l’âge du Bronze moyen, à la mise en valeur des ressources naturelles côtières et à la création de réseaux de communication complexes, maritimes, terrestres et fluviaux. Cette étude est motivée par le fait que le littoral tyrrhénien oriental, constamment évoqué dans les travaux antérieurs, n’a jamais été étudié pour ce qu’il représente, c’est-à-dire un espace d’interface entre le domaine marin et l’espace terrestre. L’exemple le plus frappant est celui des ports préromains, qui forment les points nodaux où les réseaux maritimes entrent en contact avec les structures territoriales terrestres, et qui n’ont fait l’objet que de rares études. Ce désintérêt pour les conditions concrètes des échanges maritimes amène une véritable méconnaissance de ces points de relâche, pourtant au cœur des trafics tyrrhéniens archaïques. En appréhendant la construction de l’espace littoral tyrrhénien par le biais des réseaux qui structurent les systèmes côtiers péninsulaires et insulaires, plusieurs caractéristiques émergent, parmi lesquelles la difficulté rencontrée dans les études passées pour corréler une vision maritime et une vision terrestre des interactions. Il ressort de cette nouvelle analyse que le littoral est essentiellement tourné vers la terre, situé au cœur des relations entre des systèmes locaux et régionaux. L’arrière-plan de l’étude du littoral tyrrhénien oriental est donc prioritairement terrien et non maritime, puisque les activités côtières émanent de systèmes terrestres et que les espaces portuaires forment les débouchés maritimes de tout un arrière-pays. En se situant dans la lignée des travaux réalisés ces quarante dernières années, qui ont permis à une véritable archéologie du paysage de se développer, cette thèse adopte donc un prisme nouveau qui, sans contredire les assertions passées, modifie l’appréhension traditionnelle du littoral. / The Eastern Tyrrhenian coast held a central position in Mediterranean trade dynamics. Between circa 1600 and 500 BC, this territory was inhabited by culturally well-defined communities, namely the Etruscans, Latin and Italic populations, and Western Greeks. In adopting a broad chronological framework covering over a millennium, this thesis aims to shed light on continuity and interruption phenomena within communication networks as well as in coastal settlement processes. These latter mechanisms are indeed perceptible through notions of appeal, rejection and indifference that weighed in occupation choices of the Tyrrhenian littoral. By establishing reference templates and studying the materiality of coastal dwellings, this analysis offers an innovative synthesis of regional settlement dynamics as early as the Middle Bronze Age, with a particular emphasis on the exploitation of natural resources and the emergence of complex maritime, land and fluvial networks. Though the Eastern Tyrrhenian coast has been repeatedly mentioned in previous publications all lack a core feature regarding its coastlines and its characteristics as an interface between sea and land. Pre-Roman ports constitute a striking example; even though they are considered as crucial meeting points of maritime and land-based networks, they are barely known and studied. Past research has thus had a hard time associating maritime and land-based communication networks and has overlooked the actual parameters of maritime exchanges, leading to a poor understanding of harbors and port activities, however central they are to Archaic Tyrrhenian trades. By addressing the construction of Tyrrhenian coastal territories through the prism of networks, several insular and peninsular systems appear. Recent analysis reveals that coastal territories turn their focus towards inland networks, meaning that seaside activities emanate essentially from local and regional systems. The backdrop to Eastern Tyrrhenian coastal studies is therefore land-based above all and not maritime. This thesis positions itself within the continuity of the past forty years of research that has helped to develop a landscape archaeology framework while adopting a new prism and revising the traditional approach to the littoral without challenging past assertions.

Le littoral méditerranéen oriental du Maroc compris entre l’oued Kiss et le Cap des Trois Fourches s’étire sur près de 120 km. Ce littoral, objet de notre étude, est caractérisé par des unités morphologiques variées : embouchure, baies, lagune, plages, flèches sableuses, tombolo, falaises (vives et mortes). C’est une zone particulièrement intéressante pour l’étude et la compréhension de l’influence des processus naturels et anthropiques sur la dynamique sédimentaire. L’augmentation des activités industrielles et l’urbanisation croissante ont conduit ces dernières années à la construction de nombreux ouvrages le long de la côte, conduisant à des modifications dans la distribution des sédiments et à une dégradation de l’environnement naturel de certaines plages. L’étude sédimentologique couplée à l’analyse des photos aériennes de plusieurs missions a permis de caractériser les différents environnements de ce littoral, de reconstituer la dynamique des différents environnements sédimentaires et de souligner les facteurs, les processus hydrologiques et hydrographiques qui contrôlent ce littoral méditerranéen. Les analyses minéralogiques, en particulier l’étude des minéraux lourds, nous ont fourni des indications sur l’origine des sédiments, la nature du bassin versant fournisseur, également ont permis de mettre évidence deux secteurs morphosédimentaires de part et d’autre de l’embouchure de la Moulouya. Á l’Est, on trouve un secteur en démaigrissement et un secteur en accrétion est situé dans la partie Ouest de l’embouchure de la Moulouya. L'évolution morphodynamique de chacun de ces deux secteurs résulte des interactions entre les facteurs naturels et l’impact des aménagements réalisés sur cette portion de littoral / The Eastern Mediterranean coastline of Morocco ranging between Kiss and the Cap of the Three Fourches is stretched along nearly 120 km. This littoral, the object of our study, is characterized by varied morphological units: mouth, bays, lagoon, beaches, sand, tombolo, cliffs (formed and dead). It is a particularly interesting zone for the study and the comprehension of the influence of the natural and anthropic processes and sedimentary dynamics. During the last few years the increase in the industrial activities and the increasing urbanization led to the construction of many works along the coast, leading to modifications in the distribution of the sediments and to a degradation of the natural environment of certain beaches. The sedimentological study coupled with the analysis of aerial photographs (of several missions) made it possible to characterize the various environments of this littoral, to reconstitute the dynamics of the various sedimentary environments and to underline the factors, the hydrological and hydrographic processes which control this Mediterranean coastline. The mineralogical analysis, the study of heavy minerals in particular, provided indications on the origin of the sediments, the nature of the catchment supplier area and made it possible to put two morphosedimentary sectors obvious on both sides of the mouth of Moulouya. The morphodynamic evolution of each one of these two sectors results from the interactions between the natural factors and the impact from the installations carried out on this portion from littoral

La zone littorale, de grande importance pour le fonctionnement écologique du lac, est souvent la première zone réceptrice de la contamination provenant du bassin versant. Cette pollution est majoritairement piégée dans les sédiments de surface. Pour autant, les conditions environnementales variables qui règnent en zone littorale sont susceptibles de favoriser la biodisponibilité des contaminants par le jeu des réactions physico-chimiques et biologiques. Cette thèse s’appuie sur l’étude de deux grands lacs péri-alpins, le Lac du Bourget et le Lac d’Annecy, pour mieux comprendre le comportement des polluants sédimentaires (ETM, HAP et PCB) en zone littorale lacustre. Nos travaux visent notamment (1) à caractériser la contamination littorale et l’influence des sources locales dans cette contamination, (2) à évaluer l’écotoxicité des sédiments littoraux et les changements de mobilité et de biodisponibilité des polluants sédimentaires sous l’influence de changements abiotiques de la zone littorale tels que ceux induits par le marnage lacustre. Nos résultats montrent que la contamination des sédiments et organismes autochtones présente une hétérogénéité spatiale significative sur le littoral des deux lacs, tant en intensité qu’en composition (i.e. profil de contamination). L’implication de sources locales (e.g. eaux pluviales drainées sur le bassin-versant) dans cette hétérogénéité spatiale a été mise en évidence. L’écotoxicité des sédiments de la zone littorale, évaluée via la réponse de biomarqueurs enzymatiques (AChE, GST), physiologiques (e.g. taux d’ingestion chez D. magna) et des traits de vie (e.g. taux de croissance, reproduction et survie) présente également une hétérogénéité spatiale significative. La biodisponibilité des ETM sédimentaires a été plus spécifiquement étudiée aux interfaces sédiment-eau-biote. Elle varie selon l’élément, le biote exposé (benthique ou pélagique) et sous l’effet du marnage. L’assèchement et remise en eau du sédiment littoral s’accompagnent d’une réduction de la fraction biodisponible des ETM. L’abaissement de la hauteur d’eau, en revanche, entraîne une accentuation de la remise en suspension de particules sédimentaires susceptibles d’exercer un risque écotoxicologique sur le biote littoral. Nos résultats soulignent la complexité de la contamination littorale et de son transfert dans les grands lacs péri-alpins et encouragent les approches écotoxicologiques dans l’évaluation de l’état écologique. / The littoral zone of lakes is of great ecological importance and yet receives a large array of contaminants from the watershed. This pollution is mainly trapped by the surface sediment, but its bioavailability may be allowed by physico-chemical and biological reactions in this zone of high environmental fluctuations. This work aims at improving knowledge about the behavior of sediment-borne contaminants (trace metals, PAHs and PCBs) in the lake littoral zone by using two large perialpine lakes; Lake Bourget and Lake Annecy. More precisely, our goals were to (1) characterize the littoral contamination and the influence of local sources in this contamination, (2) assess the ecotoxicity of the sediment-borne contamination and the main changes in its mobility and bioavailability under abiotic changes in the littoral zone, such as those related to water-level fluctuations in lakes. The contamination of the sediments and native organisms exhibited a significant spatial heterogeneity along the lake littoral, in both intensity and profile’s composition. The involvement of local sources of contamination (e.g. stormwater runoff) as drivers of this spatial heterogeneity has been highlighted. The ecotoxicity of littoral sediments was assessed through the responses of enzymatic biomarkers (AChE and GST), physiological traits (e.g. ingestion rates in D. magna) and life-history traits (e.g. growth, reproduction and survival rates). Our results also underscored a significant spatial heterogeneity of the littoral sediment ecotoxicity. A greater focus on the bioavailability of trace metals at the sediment-water-biota interfaces showed that bioavailability depends on the metal, the exposed biota (benthic vs pelagic) and fluctuate under water-level fluctuations. Drought and re-immersion of surface sediments were followed with a reduction of the bioavailable fractions of the trace metals. However, decreases in the water-level led to increase suspended sediments in the water column, which may exert an ecotoxicological risk for the littoral biota. Our results underline how complex the littoral contamination and bioavailability are and promote ecotoxicological approaches in the assessment of the ecological status of large lakes.

Avec la montée en force des changements climatiques, une injonction à s’adapter est lancée par les instances internationales et nationales aux décideurs locaux, aux collectivités locales et aux acteurs des territoires. Le passage à l’action n’est pourtant pas aisé. Enjeu de politique publique, l’adaptation se présente comme un sujet très technique. Dans la littérature, elle a souvent été envisagée comme résiduelle, comme un état à atteindre, presque mécaniquement. Or, son sens, ses arbitrages sociaux et politiques restent implicites. Cette thèse s’intéresse donc au processus d’adaptation face aux changements globaux et à ses dimensions politiques. Elle investigue plus particulièrement les politiques locales d’adaptation discutées et mises en œuvre sur les territoires littoraux héraultais et gardois. L’adaptation recouvre en fait un répertoire d’actions multiples. Ce répertoire se structure autour de quatre types qui recouvre quatre logiques politiques. Chaque type d’adaptation mobilise certains instruments d’action publique plutôt que d’autres et traduit en fait un projet territorial spécifique, avec une ambition de transformation plus ou moins forte de la trajectoire du territoire. Ces logiques témoignent également de modalités de gouvernement local distinctes et en particulier une répartition des responsabilités différentes entre l’Etat, les collectivités locales, les citoyens et les acteurs locaux. D’autre part, l’adaptation est appréhendée au niveau local à travers le filtre de cadrages spécifiques, qui balisent sa mise en discussion et tour à tour, dessinent l’adaptation comme une politique de développement économique, de gestion des risques, de développement durable ou écologique. Ces cadrages locaux sont en décalage avec ceux à d’autres échelles, notamment nationales. Enfin, des relations de pouvoir se jouent autour de cet enjeu de l’adaptation au changement climatique. La territorialisation de l’adaptation se décline par des actions juxtaposées et cela pose le problème de leur coordination. Combinant l’analyse de la résilience et des vulnérabilités avec la Political Ecology, la sociologie et la science politique, la thèse vise à mettre en exergue les dimensions sociales et politiques dans les processus d’adaptation. Pour ce faire, l'investigation porte plus spécifiquement sur les politiques locales en lien avec le changement climatique mais aussi l’aménagement du territoire, la gestion des risques et la gestion de l'eau mises en œuvre sur les territoires littoraux héraultais et gardois. La thèse propose une démarche interdisciplinaire à partir d’une approche empirique et inductive. Loin d’être une problématique uniquement technique, l’adaptation au changement climatique est plurielle et éminemment politique. / Since the 2000s, adaptation to climate change has been a new consideration for local territories in France, but its implementation is complex. Adaptation is not only a new issue for public policies but also a concept tinted with a semantic blur. At the same time, it is presented as a very technical issue. It is often highlighted as a state to reach. Decision-makers can "operationalize" adaptation by simply applying a specific methodology. However, adaptation is not only a mechanism but it is also a process that implies economic, social and ecological trade-offs for socio-ecological systems. These political dimensions are often implicit. Our work focuses on adaptation process and public policies. We studied local public policies implemented and discussed for the coastlines on the eastern coastal area of Languedoc Roussillon in the south of France that is facing global changes. We combine vulnerability and resilience approaches with sociology/political science in order to investigate adaptation pathways and local public policies and instruments. We conducted an empirical analysis of local actions and strategic plans related to climate but also to urban planning, flooding and water management. In order to provide a vehicle to clarify this concept of adaptation and its political dimensions, we propose a typology of adaptation measures. We found four logics that associate different political instruments and reflect different degrees of transformation. Secondly, we show that the issue of adaptation is framed differently by the different stakeholders. We show the gap between the national frame of standards and multiple local frames. Those frames can limit the panel of solutions that are discussed locally and can allow for compromises. The different types of actions constitute the ‘repertoire’ of adaptation but its implementation is constrained by local configurations of actors, power relationships. Throughout our work, we have highlighted the political dimensions of adaptation actions, power relationships and governance issues. We shed a light on trade-offs inherent in adaptation choices.

Le double tombolo de Giens, situé dans la ville de Hyères, dans le sud-est de la France, est une formation géomorphologique unique et rare dans le monde, qui relie l'île de Giens au continent. Il a été principalement formé en raison de la diffraction d'onde et de la réfraction par les îles. Il se compose de deux parties : la branche ouest (plage de l'Almanarre) directement en face du golfe de Giens et la branche orientale située sur la côte ouest de la baie d'Hyères. Ces parties sont séparées par l'étang salé des Pesquiers. La partie orientale du tombolo de Giens s'étend sur plus de dix kilomètres de l'embouchure de la rivière Gapeau au nord jusqu'à la plage de La Badine au sud. Les plages le long du tombolo oriental, en particulier les plages de Ceinturon et de Bona, sont sujettes à l'érosion et au rétrécissement en raison de causes naturelles et d'interférences humaines, mais les interventions anthropiques dominent.Afin d'atténuer ou d'empêcher l'érosion côtière, diverses structures côtières ont été utilisées le long du tombolo oriental de Giens. Elles ne peuvent résoudre l'érosion locale que dans certains cas, mais peuvent aussi engendrer des effets indésirables. Les structures côtières qui interfèrent avec le transport des sédiments le long des côtes, non seulement entraînent un déficit de sédiments et l'érosion dans la dérive en aval, mais aussi effacent le paysage environnant des plages.Les principaux objectifs de cette thèse étaient de mieux comprendre les processus physiques sous-jacents à la morpho-dynamique et d'anticiper l'évolution future du tombolo oriental de Giens en réponse aux différentes actions et interventions le long de la côte. La mesure structurelle la plus appropriée a été proposée non seulement pour protéger les plages de Ceinturon et Bona et pour stabiliser le rivage à long terme, mais aussi pour maintenir l'accessibilité ou l'esthétique des plages. Les modèles numériques MIKE 21 et LITPACK de DHI sont utilisés pour atteindre ces objectifs. L'évolution historique et future à long terme du rivage est également évaluée et prédite en utilisant la combinaison de techniques de télédétection, de système d'information géographique (SIG) et de régression linéaire. Ces modèles numériques ont été testés de manière satisfaisante sur des données historiques disponibles, car ils pouvaient reproduire l'hydrodynamique observée et l'évolution côtière.En particulier, une nouvelle approche suggérée pour simuler la présence de posidonies et divers types de fonds marins est présentée dans ce travail. Les résultats numériques interprètent le rôle ainsi que l'impact du changement de vent, la variation saisonnière, les événements extrêmes, les herbiers de posidonies, l'élévation du niveau de la mer et le ré-ensablement de la plage sur l'évolution morphologique du tombolo oriental de Giens. De plus, les résultats obtenus démontrent que les digues sous-marines jouent un rôle très important dans la protection des plages de Ceinturon et Bona, elles permettent de réduire efficacement la hauteur des vagues, la vitesse du courant et le transport des sédiments ainsi que contrecarrer le retrait du rivage dans toutes les conditions des vagues, à l'exception des tempêtes semi-centenaires et centennales pour lesquelles une certaine érosion persiste. Combinées à des ré-ensablements périodiques mais limités en espace et en temps, elles semblent constituer le meilleur compromis de protection à moyen et long terme. / The double tombolo of Giens, located in the town of Hyères, South East of France, is a unique and rare geomorphological formation in the world, which links Giens Island to the continent. It was mainly formed due to the wave diffraction and refraction by the islands. It consists of two parts: the western branch (Almanarre beach) directly facing the Gulf of Giens and the eastern branch lying on the western coast of Hyères bay. These parts are distinctly separated by the salt pond of Pesquiers. The eastern part of Giens tombolo extends over more than ten kilometers from the mouth of Gapeau river in the north to La Badine beach in the south. The beaches along the eastern tombolo, especially Ceinturon and Bona beaches are subject to beach erosion and beach narrowing due to both natural causes and human interference, but anthropogenic interventions are still dominant. In order to mitigate or prevent coastal erosion, various coastal structures have been used along the eastern Giens tombolo. They can only solve local erosion in some cases, but may also trigger some undesirable effects as well as disadvantages. Even the shore-normal structures that interfere with longshore sediment transport, not only result in the deficit of sediment and erosion in the downstream drift, but also blot out surrounding landscape of the beaches.The main objectives of this study was to better understand the physical processes underlying the morphodynamics, and also anticipate future evolution of the eastern Giens tombolo in response to different actions and interventions taking place along the coast. Thereof, the submerged breakwater (SBW) was proposed to not only protect the Ceinturon and Bona beaches and stabilize the shoreline in the long term, but also maintain beach amenity or aesthetics. DHI’s MIKE 21 and LITPACK numerical models are used in order to achieve these above-mentioned objectives. Additionally, the historical and future medium-term shoreline evolution along the eastern Giens tombolo is also evaluated and predicted by using the combination of remote sensing, geographic information system (GIS) techniques coupled with the Digital Shoreline Analysis System (DSAS) along with linear regression method. These numerical models were satisfactorily tested available historical data, as they could reproduce the observed hydrodynamics and coastal evolution. Especially, a novel approach suggested to simulate the presence of Posidonia seagrass and various types of seabed is presented in this work. The numerical results interpret the role as well as impact of wind change, seasonal variation, extreme events, Posidonia seagrass, sea level rise, and beach nourishment on the morphological evolution of the eastern Giens tombolo. Moreover, the results obtained strongly demonstrate that the SBWs play a very important in protecting Ceinturon and Bona beaches to a certain degree, viz. effectively reducing the nearshore wave heights, current speed and sediment transport as well as counteracting the retreat of the shoreline under the wave conditions apart from the semi-centennial and centennial storms.

Beach sand acts as a buffer to wave energy, protecting the shoreline from erosion. Estimates of the quantity and distribution of beach sand in littoral cells of the PNW are critical to the understanding and prediction of shoreline erosion or accretion. This study was initiated in order to: 1) document the distribution of sand in littoral cells of the Pacific Northwest; 2) determine the factors which have brought about these present distributions; and 3) address the relationship of beach sand distribution to shoreline stability.

Cette thèse s'intéresse aux interactions urbanisation – paysage pour comprendre et anticiper les dynamiques du territoire en zone littorale. Depuis plusieurs décennies, les côtes européennes et méditerranéennes sont gagnées par l'artificialisation produite par l'économie résidentielle et touristique. La question du rôle du paysage dans les causes de cette urbanisation, mais aussi dans sa possible régulation, se pose donc avec intérêt. Dans ce contexte, l'étude de la vue sur la mer, quintessence du paysage littoral, apparaît essentielle. L'hypothèse de son influence sur l'urbanisation et, simultanément, celle de l'intérêt d'une connaissance géographique de la visibilité de la mer pour aider à la gestion de l'espace côtier est donc formulée. Pour démontrer l'effet de la vue sur mer sur l'urbanisation du littoral, la thèse propose une méthode de cartographie des espaces soumis à la vue sur mer et s'appuie sur l'étude de la relation spatiale entre visibilité de la mer et occupation du sol. La démonstration est réalisée sur deux territoires littoraux méditerranéens, dont le développement territorial doit beaucoup aux données du paysage : la Côte d'Azur, en France, et la Riviera du Ponant, en Italie. La démarche est menée à deux échelles et à plusieurs niveaux d'analyse de l'espace géographique, avec les outils et les méthodes de traitement de l'information à référence spatiale (le SIG est au cœur du dispositif). Une fois validée, elle est mise à profit pour étayer l'idée que la connaissance de la vue sur mer peut être instaurée en outil urbanistique. Ceci consiste en une expérimentation menée en partenariat avec une commune côtière des Alpes-Maritimes.