Les indices de sensibilité des littoraux et les structures de protection côtière sont généralement conçus en fonction de la hausse du niveau marin relatif, de la fréquence des tempêtes et des processus hydrodynamiques. Cependant, plusieurs paramètres climatiques peuvent aussi influencer la sensibilité d'une côte en activant des processus de météorisation. Il a été démontré, qu'en l'absence d'une quantification des processus d'érosion, certains processus sont sous-estimés, voire ignorés. Il s'agit de lacunes importantes pour la mise en place de plans de gestion efficaces des territoires côtiers dans un climat en pleine transformation. Actuellement, les méthodes de suivis traditionnelles du milieu côtier n'offrent pas une résolution temporelle suffisamment élevée pour corréler l'influence des paramètres climatiques sur l'activation de l'érosion si bien, qu'au Québec, très peu d'études ont permis de quantifier l'influence des paramètres climatiques sur l'érosion côtière. Ce projet vise à quantifier l'influence des paramètres climatiques sur les modes et les vitesses de recul des falaises deltaïques en milieu tempéré froid et ce, en fonction de variables environnementales. Le site d'étude est localisé à Ragueneau, dans l'ensemble physiographique de l'important complexe deltaïque de Manicouagan-aux Outardes (Côte-Nord, Québec, Canada) et est particulièrement dynamique avec un taux de recul annuel moyen des falaises de 150 cm (période 1998-2003). Une nouvelle méthode offrant un suivi d'une résolution temporelle de 30 minutes a été développée. Il s'agit de tiges implantées dans les falaises et composées chacune de 12 capteurs de température. Les données acquises permettent d'obtenir des signatures thermiques permettant d'identifier les moments de reculs survenus pour les périodes de septembre à avril des années 2005-2006 et de 2006-2007. Les évènements de recul ont été associés à quatre grandes situations climatiques: les cycles de gel-dégel (31 %), les redoux hivernaux (27 %), le dégel printanier (24 %) et les tempêtes (17 %). Nos résultats confirment que les silts sont particulièrement sensibles aux processus cryogéniques. La part relative du nombre de iButtons dégagés sous l'effet des processus cryogéniques est de 82 %. Plus spécifiquement, les processus cryogéniques hivernaux comptent pour 48 %, les processus cryogéniques printaniers pour 24 % et les processus cryogéniques automnaux pour 10 %. Par ailleurs, on apprend que le pouvoir érosif des vagues de tempêtes est fonction des processus de météorisation ayant affecté les falaises avant le passage de la tempête. La part relative du nombre de iButtons dégagés sous l'effet des processus de météorisation combinés au passage de tempêtes est de 17 %. Dans le contexte des changements climatiques, les prévisions à la hausse des températures de l'air en période hivernale, du nombre de jours de redoux et du nombre de cycles de gel-dégel sont des conditions propices à l'augmentation des taux d'érosion hivernaux sur les côtes deltaïques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Érosion côtière, Falaises, Météorisation, Climat, Dépôts meubles, Régime thermique, Méthode de suivi, Quantification des processus d'érosion.

Les mouvements de masse de grande ampleur en milieu côtier ont une importante influence sur la dynamique côtière dans plusieurs régions de la planète. Au Québec, la côte nord de l'estuaire maritime ainsi que du golfe du Saint-Laurent présentent plusieurs kilomètres à risque de mouvements de masse où des centaines d'amphithéâtres ont été identifiés. Actuellement, très peu de ces amphithéâtres sont datés. La datation des mouvements de masse est pourtant essentielle afin de réaliser la chronologie des événements et déterminer la récurrence de ce géorisque. De plus, la datation des mouvements de masse contribuerait à déterminer les causes de leur déclenchement. Ces éléments sont fondamentaux dans l'approfondissement des connaissances de l'évolution temporelle de la géomorphologie côtière ainsi que dans le zonage du risque. L'objectif principal de ce mémoire est d'appliquer les principes de la dendrochronologie pour dater des mouvements de masse de grande ampleur en milieu côtier. Les processus géomorphologiques génèrent un ensemble d'événements dans les environnements forestiers qui entraînent différentes réponses écologiques ou anatomiques des arbres. La réponse écologique des arbres, qui correspond à l'établissement massif d'arbres suite aux mouvements de masse, a été combinée aux réponses anatomiques des arbres comme les cicatrices d'abrasion, le bois de réaction, et les variations de croissance radiale. Nous avons développé une telle approche de datation dans trois amphithéâtres de coulées argileuses de grande ampleur dans les hautes falaises littorales de Rivière-Saint-Jean sur la côte nord du golfe du Saint-Laurent. L'analyse dendrogéomorphologique a permis de dater la formation des amphithéâtres en 1928, 1970 et 1997. La date de la coulée de 1970 a été validée à l'aide d'archives régionales du journal L'Avenir de Sept-Îles. Notre étude fait ressortir que les réponses anatomiques offrent une datation plus précise que la réponse écologique, principalement parce que des îlots forestiers constitués de nombreux survivants sont riches en réponses anatomiques dans les trois amphithéâtres. De plus, la datation de l'établissement des arbres est toujours plus tardive sur le talus que sur le plancher des amphithéâtres. Enfin, malgré que le nombre de réponses dendrogéomorphologiques par site soit inversement proportionnel à l'âge des coulées, il nous a été possible d'estimer à 150 ans la limite temporelle de la méthode dendrogéomorphologique dans l'environnement que nous avons étudié. La datation par dendrogéomorphologie, comme nous l'avons expérimenté, pourrait être appliquée à d'autres amphithéâtres de mouvements de masse en milieu côtier de la côte nord de l'estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent pour développer une chronologie détaillée des événements passés. Grâce à ces informations, il serait possible d'évaluer de manière précise la récurrence des mouvements de masse en milieu côtier et ainsi développer un zonage du risque de mouvements de masse dans cette région. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : dendrochronologie, dendrogéomorphologie, coulée argileuse, réponse écologique, variation de croissance radiale, bois de réaction, cicatrice, golfe du Saint-Laurent.

Le littoral sur la Côte-Nord est exposé aux risques d'érosion d'origine marine depuis pratiquement plusieurs décennies, en raison d'une part, des changements climatiques que connaît la planète Terre ces dernières années et, d'autre part, d'une perturbation des espaces côtiers et des bassins versants environnants, liée notamment à une importante activité anthropique. Le but de cette étude consiste à évaluer le taux de recul et d'avancement de la ligne de rivage dans la municipalité de Sept-Îles, plus précisément sur le tronçon qui s'étale de la Pointe aux Basques à l'embouchure de la rivière Moisie sur une période de 50 ans (1950-2001), grâce à une étude diachronique de photographies aériennes à l'aide des modules OrthoEngine de PCI Géonatica et ArcGIS. Elle cherche également sur la base d'une bibliographie exhaustive de mettre en évidence l'impact direct de certaines activités humaines «jusque-là minimisé devant les effets directs de l'expansion thermique des océans à l'échelle planétaire» sur l'érosion littorale à Sept-Îles, et de suggérer quelques recommandations pour la gestion de ce phénomène dans une perspective globale du développement durable. ______________________________________________________________________________

Les aléas géomorphologiques liés à la dynamique des versants constituent un risque important pour les infrastructures routières du nord de la Gaspésie. Chaque année, des avalanches de neige et des blocs de glace issus du démantèlement des carapaces atteignent la route 132, causant des interruptions de circulation, des dommages aux aménagements et parfois même des accidents. La présente étude a pour objectif d'analyser les variations de l'activité géomorphologique sur le site d'Aqua Velva ; de circonscrire les conditions météorologiques favorables au déclenchement des avalanches de neige et des chutes de blocs de glace et ; d'en déterminer les périodes individuelles et combinées d'activité pour le site d'étude. Les résultats découlent de l'analyse croisée des inventaires du Ministère des Transports du Québec liées à ces deux aléas entre 1987 et 2011 et des données météorologiques d'Environnement Canada, complété par des analyses dendrogéomorphologiques. Les anomalies de croissances des arbres échantillonnés témoignent d'une augmentation considérable de l'activité géomorphologique liée à la dynamique des versants sur le site d'Aqua Velva à partir de la fin des années 80. D'après les résultats obtenus, il ressort que la température est le facteur déterminant dans le démantèlement des carapaces de glace. L'approche par degré-jours cumulés a permis d'identifier une période d'activité d'une durée moyenne 45 jours s'étalant entre le 21 avril et le 5 juin. La dynamique avalancheuse sur le site d'étude est plutôt soumise à l'effet des précipitations. Elle répond à trois régimes avalancheux distincts : un régime de tempête lié à de fortes précipitations neigeuses sur une courte période de temps (24, 48 ou 72h); un régime printanier de fonte lié à la pluie et un régime printanier causé par la chute de blocs de glace. Alors que les épisodes de tempête se concentrent surtout en février, le manteau neigeux dans le couloir d'Aqua Velva est susceptible de subsister jusqu'à tard au printemps engendrant un risque avalancheux ou multi-aléa jusqu'à la mi-mai. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : avalanches, carapaces de glace, multi-aléas, climat, dendrogéomorphologie, risque naturel, Gaspésie, Québec

Amb aquest treball es preté comprovar la universalitat de la relació estequiomètrica de Redfield i recercar patrons consistents de les desviacions d'aquesta raó promig en ambients oligotrofics. Per tal de dur a terme aquest propòsit s'han desenvolupat relacions estequiomètriques en el compartiment particulat i dissolt orgànic i inorgànic per el C, N, P i Si.La estequiometria dels nutrients a l'oceà s'ha examinat al Mar Mediterrani i a l'Oceà Atlàntic subtropical, mentre que la zona costenera del Mar Mediterrani ha servit per estudiar aquestes relacions sota l'influència d'aports terrestres. En el segon capítol de la tesi es descriuen patrons meridionals del fluxe de nitrogen i fósfor vers la capa biogènica de l'Oceà Atlàntic Central. La raó promig entre el fluxe difusiu del nitrogen inorgànic dissolt (DIN) i del fósfor (DIP) es mostra similar a la raó de Redfield al llarg de l'Oceà Atlàntic Central, però tendeix a valors per sota dels establerts per Redfield a la part sud del trajecte i superiors a la raó de Redfield al centre del gir sudtropical. La raó N:P del fluxe difusiu i la raó N:P dels nutrients dissolts inorgànics en la capa biogènica es troben fortament correlacionats, mentre que no existeix cap correlació amb els valors de la raó N:P de les aigües intermitges. Els resultats trobats en aquest capítol de la tesi indiquen que la recirculació vertical de nutrients a la capa biogènica de l'oceà Atlàntic Central és capaç d'operar amb raons estequimètriques que difereixen de Redfield i per tant els components biogènics i biolítics s'adapten a les variacions locals de la raó de Redfield. La hipòtesis que existeixen raons estequiomètriques previsibles en la reserva oceànica de material dissolt orgànic que es troben en equilibri amb la reserva del material particulat orgànic i dissolt inorgànic, es corrobora en el tercer capítol d'aquesta tesi. La majoria del carboni orgànic present en aigües oligotrofiques del Mediterrani estratificat es troba en forma d'orgànic dissolt, mentre que el POC (carboni orgànic particulat) representa un percentatge menor. El nitrogen i fósfor orgànic dissolt que comprenen el 50-80% del "pool" total de P i N a la capa biogènica, decreix en percentarge a la capa biolítica. S'ha comprovat una distribució uniforme del nitrogen disolt total (TDN). L'increment en el percentatge de N inorgànic disolt i el decreixement en percentatge de N orgànic dissolt amb la fondària, és un indicador clar de l'equilibri dinàmic que existeix entre les reaccions bioquímiques entre les reserves oceàniques. Mitjançant un sistema de balanços, s'estableix un intercanvi de nutrients (exportació-importació) entre els pools dissolt orgànic i dissolt inorgànic en el sistema. S'ha comprovat que el fluxe de nitrogen orgànic dissolt (DON) excedeix al fluxe difusiu de nitrogen inorgànic i per tant els aports atmosfèrics i terrestres són importants en aquesta regió.En el quart capítol de la tesi es descriu el lligam existent entre el component pelàgic i els component del bentos d'una àrea litoral del Mar Mediterrani, és a dir un compartiment anabolic que produeix matèria orgànica i un de catabolic que actúa com agent oxidant de la reserva de matèria orgànica del sistema. El compartiment pelàgic es mostra heterotrofic. Al mateix temps, existeix una contribució important de material terrestre als sediments. Per contra, el compartiment bentònic és autotrofic on el dèficit en la producció grossa es compensa amb l'excés de producció neta del sistema. Mitjançant la quantificació simultànea dels fluxes anuals de sedimentació per al C, N, P i Si així com dels fluxes sediment-aigua de les espècies orgàniques i inorgàniques dissoltes, s'ha establert un sistema de balanços de matèria del sistema. El compartiment bentonic es configura com a sumider o exportador de matèria orgànica, degut als aports terrestres de carboni en el sistema.Els patrons de distribució de nutrients derivats dels resultats dels capítols anteriors es comproven mitjançant un experiment d'addició de nutrients. En el capítol cinquè d'aquesta tesi s'estudien els canvis en la distribució de nutrients en les diferents reserves nutricionals d'un sistema quan es troba sotmès a aports controlats de nutrients. S'ha comprovat que, mentre el tamany relatiu de la reserva de nutrients inorgànics dissolts no varia amb l'increment de nutrients en el medi. Hi ha una tendència a l'increment del tamany relatiu de la reserva del material particulat, paral.lela a un decreixement simultani de la reserva de material dissolt orgànic. Aquest experiment contribueix a verificar el paper del DOM (matèria dissolta orgànica) com a principal reserva nutricional en sistemes oliogotròfics. / The stoichiometric ratios are powerful tools to model basic biogeochemical patterns of the sea when the fluxes of a single element are known. It is, therefore essential to understand the full implications of variable stoichiometries to predict the effect of the living components of the ocean on biogeochemical processes. Here, the stoichiometry between C, N, P and Si in different chemical pools (particulate and dissolved organic and dissolved inorganic matter) were examined in contrasting oceanic and littoral ecosystems, and the changes in nutrient partitioning in response to nutrient inputs was tested through experimental research. In the Central Atlantic Ocean, the average ratio between dissolved inorganic nitrogen and phosphorus in the estimated vertical diffusive fluxes was similar to the Redfield ratio, but tended to be above the Redfield ratio at the center of the South subtropical gyre. The N:P supply ratio and the N:P ratio of dissolved inorganic nutrients in the biogenic layer were strongly correlated, but were not positively correlated to that in the intermediate waters. The vertical nutrient conveyor belt of nutrients in the upper waters operates relatively independently of the underlying waters in the Central Atlantic, so that both the biogenic and the biolythic components should be able to adapt to local variation about the Redfield ratio.In the stratified NW Mediterranean Sea, the stoichiometry between dissolved inorganic, organic and particulate organic matter pools indicated an excess nitrogen relative to phosphorus, particularly in the biolythic layer, as well as a general silicate deficiency relative to both N and P. Most (> 80 %) of the organic carbon was present as dissolved organic carbon, with POC representing a minor percent of total organic C throughout the water column. The increasing C/N ratio of DOM with depth indicates that N is recycled faster than C in the DOM. There exists a dynamic equilibrium between the biological transformations between these pools with depth, with a dominance of DON production in surface waters and remineralization in the underlying layers, from which dissolved inorganic nitrogen is re-supplied to the biogenic layer. Alocthonous N inputs must be important in the region since the downward DON flux exceeded the diffusive DIN supply. The coupling between anabolic and catabolic compartments of a littoral area in the NW Mediterranean Sea are characterized. The pelagic compartment was heterotrophic, supported by significant allochthonous inputs of land material, whereas the benthic compartment was autotrophic, with the excess net benthic community production balancing the deficit in pelagic community production, leading to a system in metabolic equilibrium. Sedimentary inputs of phosphorus and silicon were compensated by sediment release of phosphate and silicate, whereas nitrogen was lost or accumulated in the sediment compartment. Carbon inputs to the benthic compartment also exceeded requirements, due to the allocthonous subsidies to the system, so that the benthic compartment stored or exported organic carbon.Experimental nutrient additions lead to a parabolic change in C/N and C/P ratios in the dissolved organic matter with increasing nutrient inputs. The relative size of the dissolved inorganic nutrient pools did not vary, but there was a tendency towards an increase in the relative size of the particulate pool at the expense of a decrease in the relative importance of DOM as a reservoir of N, P and C, with increasing nutrient inputs.The relative importance of different nitrogen pools was examined in relation to the total nutrient stoichiometry of the oligotrophic system. The ratio of dissolved inorganic nutrients reported in the research presented is indicative of a general deficiency in nitrogen compared to the global ratios reported in literature. The dissolved organic matter was highly depleted in P relative to N and C at all locations investigated and the resulting POC:PON ratio (11.7) of this study in the particulate pool deviates greatly from the literature values which approximates Redfield value (5.5-6). The shift of the dominance of DON towards PON at TOC/TN values higher than 20 on the oligothrophic areas of the study, gives evidence of increasing carbon export fluxes in a system dominated by particulate pool and points to the effect of the biota on the gradient-driven export to sinking carbon fluxes in the ocean.

<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.

The present study investigates longshore sediment transport for a variety of bathymetric and wave conditions using the National Oceanic Partnership Program (NOPP) NearCoM Model. The model is used to determine the effects of wave shape and bathymetry changes on the resulting longshore sediment transport. The wave drivers, REF/DIF 1 and REF/DIF S, are used to assess the effects of monochromatic and spectral waves on longshore sediment transport, respectively. SHORECIRC is used as the circulation module and four different sediment transport models are used. Longshore transport comparisons are made with and without skewed orbital velocities in the shear stress and current velocities. It is found that the addition of skewed orbital velocities in shear stress and transport formulations increases longshore sediment transport by increasing time-varying effective shear stress. The addition of skewed orbital velocities greatly increases the transport due to advection by waves. The localized longshore sediment transport is calculated using a generic physics based method and formulas by Bagnold, Bailard, and Bowen, Watanabe, and Ribberink. The transport results for each scenario are compared to the total transport CERC, Kamphuis, and GENESIS formulas. The bathymetries tested include an equilibrium beach profile, cusped beach profiles, and barred beach profiles with different bar locations. The longshore transport on an equilibrium beach profile is modeled for a 0.2 mm and 0.4 mm grain size and transport is compared to the CERC formula. The longshore sediment transport for d=0.2 mm is larger than d=0.4 mm when wave power is small, but as wave power increases the transport for the larger grain size dominates. The transport is also affected by the addition of cusps and bars on an equilibrium beach profile. The barred beach is modified to compare transport between waves breaking at the bar, before the bar, and after the bar. The features affect the transport when the wave powers are small, but as wave heights increase the cusp and bar features induce little change on the longshore sediment transport.

En zone littorale, la houle subit de fortes transformations par effets bathymétriques. Une meilleure compréhension de ses modifications et des transferts d'énergie associés permet de mieux appréhender les problèmes de dimensionnement de structures côtières et d'aménagement du littoral (protection du littoral, influence des ouvrages sur la côte).<br />L'objectif de ce travail est d'étudier expérimentalement et numériquement la propagation et le déferlement<br />d'ondes de gravité.<br />La première partie, expérimentale, propose des méthodes de calcul, basées sur les houles de Stokes, pour la mesure d'ondes partiellement stationnaires à partir d'instruments de type électromagnétique (S4) ou<br />acoustique (ADV) donnant des mesures synchrones de vitesses et/ou de pression. Les influences du courant,<br />de la direction de propagation, de la profondeur d'immersion des appareils ainsi que des effets non<br />linéaires sont alors étudiés à partir de données en bassin et in situ.<br />La deuxième partie, numérique, consiste en la validation d'une méthode de suivi de surface libre de type<br />SL-VOF (Semi-Lagrangian Volume Of Fluid), insérée dans un code de calcul industriel (code EOLE de la<br />société Principia R&D). L'onde de gravité est modélisée par un soliton. L'étude de la propagation et du<br />déferlement du soliton est effectuée pour deux applications : sur une marche (discontinuité du fond) puis sur un fond de pente constante 1/15. L'évolution de la surface libre, son élévation et le champ de vitesses<br />sont alors comparés aux résultats expérimentaux.

Thesis (Ph. D.)--Universiteit Utrecht, 2001. / Includes bibliographical references (p. 163-171). "Publications: " p. 174.

This thesis focuses on three areas of investigation: construction and calibration of gypsum cylinders for the measurement of water flow; quantification of the relationship between flow and macrophyte structure; and the prediction of surficial sediment size structure in the littoral. Near-bottom water flow at 34 littoral sites was quantified using gypsum dissolution. Plant surface area within three weedbeds in Lake Memphremagog (Que. - Vt.) explained 67% of the variance in flow when the effect of water depth was removed. A model relating waterflow within beds to average wind energy and plant surface area was constructed. A multivariate model developed and tested in the littoral of Lake Memphremagog explained 67% of the variance in the proportion of sediment $<$2 um in diameter (clay). The model included the physical variables of fetch, depth, and slope and biological measures of plant presence or absence and sediment organic matter. A second model required plant surface area and sediment organic matter to explain 83% of the variance in the proportion of clay at sites within weedbeds, near the depth of maximum plant biomass.