L'étang de la Palme, dans l'Aude. © Maxime Raynal, Flickr, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.0

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Méditerranée : découverte d’un mécanisme de circulation souterraine des flux chimiques

ActualitéClassé sous :géophysique , lagune côtière , littoral méditerranéen

De nombreuses lagunes côtières bordent le golfe du Lion, séparées de la mer par un cordon de sable. Des chercheurs du Laboratoire d'études en géophysique et océanographie se sont intéressés à la connectivité souterraine de ces zones voisines. Leur étude révèle de nouveaux mécanismes interagissant et fournissant ainsi plus d'informations sur les flux d'éléments chimiques transférés au domaine côtier au travers de ces apports souterrains. 

Ce groupement scientifique interdisciplinaire a découvert qu'au niveau de la lagune de La Palme, au sud de Narbonne (Aude), des éléments chimiques pouvaient être apportés à la mer via les circulations souterraines existant au travers du lido (cordon de sable). Ce vecteur constitue une nouvelle source d'éléments chimiques non prise en compte jusqu'à présent dans cette région. Ce mécanisme pourrait être particulièrement important dans le golfe du Lion, en mer Méditerranée, en raison de la présence le long de ce littoral de nombreuses lagunes côtières séparées de la mer par un lido.

Les fleuves et les dépôts atmosphériques constituent à ce jour les deux principaux vecteurs d'éléments chimiques considérés au niveau du golfe du Lion (et plus largement en mer Méditerranée). Il existe peu d'information sur les flux d'éléments chimiques transférés au domaine côtier via les apports souterrains. Ces apports regroupent d'une part les décharges d'eau souterraine en mer et d'autre part, la circulation d'eau de mer dans les sédiments perméables. Ces deux processus constituent donc des vecteurs « cachés » d'éléments chimiques.

Ce consortium de chercheurs (Legos / OMP, UPS / CNRS / Cnes / IRD) s'est réuni dans le cadre du projet MED-SGD pour évaluer une nouvelle source « cachée » d'éléments chimiques liée au fait que le littoral méditerranéen français est parsemé de lagunes côtières séparées de la mer par un étroit lido (cordon de sable).

Des vecteurs cachés d'éléments chimiques

Pour ce faire, ils ont étudié la connectivité souterraine entre la lagune côtière de La Palme et le domaine côtier. Ils ont observé notamment la cinétique de ce transfert au moyen des isotopes du radium, quantifié les flux d'éléments chimiques (nutriments et éléments traces) transférés au travers du lido, et caractérisé la variabilité temporelle de ces flux. Ils ont également analysé les flux d'éléments chimiques associés à la circulation d'eau de mer au travers du sable au niveau de la zone de déferlement des vagues (plage de La Franqui, Leucate, Aude) ainsi que la relation entre les flux d'éléments chimiques apportés au domaine côtier et l'intensité des vagues.

Le golfe du Lion, vu de la Côte Vermeille. © Panoramique de Florian Pépellin, amélioré par Poke2001, Wikimedias Commons, GFDL, CC by-sa 2.0

Un flux d'eau au travers du lido de la lagune vers la mer a ainsi été mis en évidence via la mesure de la salinité et des isotopes du radium. La vitesse du transport au travers du lido varie en fonction de la saison et est fonction de la différence de niveau d'eau entre la lagune et la mer. L'étude montre que ce vecteur constitue notamment une source de carbone inorganique dissous (CID) au domaine côtier (320-1100 mmol C d−1 m−1 de côte), le CID étant produit lors des réactions chimiques qui ont lieu au sein du lido.

En bas de plage, les chercheurs ont quantifié, au niveau de la zone de déferlement des vagues, les flux d'éléments chimiques associés à la circulation d'eau de mer au travers du sable, conséquence de l'action des vagues. Les flux de DSi associés à ce processus ont été estimés à 3-8 mmol Si d-1 m-1 de côte. Or, une étude précédente menée au large de cette même plage de la Franqui avait quantifié des flux de DSi transférés de la côte vers le large, via des mesures de radium réalisées le long de transects perpendiculaires à la côte, de trois ordres de grandeur supérieurs.

Les 2 types de circulations souterraines étudiés au niveau du lido séparant la lagune de La Palme du domaine marin : au travers du lido (flèche horizontale) et au travers du sédiment perméable sous l’action des vagues (flèches circulaires). © Pieter van Beek

Pour réconcilier ces deux études, les chercheurs proposent l'explication suivante : le processus de circulation d'eau de mer dans le sédiment perméable -- qui génère un flux d'éléments chimiques vers la mer -- ne se produit pas seulement au niveau de la zone de déferlement des vagues, mais plus largement sur toute la bande côtière (~0-300 m, voire davantage) qui est caractérisée par des sédiments peu profonds dans ce secteur (inf. 5 m).

  • Cette étude apporte donc des contraintes nouvelles sur les apports « cachés » d’éléments chimiques au domaine côtier via deux processus différents :
  • Le transfert d’éléments chimiques grâce aux circulations souterraines qui existent entre les lagunes côtières et la mer (au sein des cordons de sable).
  • La circulation d’eau de mer dans les sédiments perméables sous l’action des vagues.
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