La topographie des marais révèle la signature de la sédimentation induite par les ondes de tempête

Contexte académique

Les marais salés (salt marshes) sont des zones de transition situées sur les côtes basses et protégées, entre la terre et la mer. Ils constituent l’un des écosystèmes les plus productifs et les plus fragiles de la planète, fournissant des services écologiques essentiels tels que la séquestration du carbone, l’amélioration de la qualité de l’eau, la conservation de la biodiversité, la provision d’habitats pour la faune sauvage et la protection des côtes. Cependant, avec l’élévation du niveau de la mer et l’intensification des activités humaines, les marais salés sont menacés de disparition. L’évolution verticale des marais salés dépend principalement des processus de sédimentation, qui compensent le risque d’inondation dû à l’élévation du niveau de la mer. Traditionnellement, les inondations tidales sont considérées comme le principal mécanisme de sédimentation des marais salés, mais les ondes de tempête et les vagues peuvent également avoir un impact significatif sur la redistribution des sédiments et les modèles de dépôt. Par conséquent, étudier la contribution des ondes de tempête à la sédimentation des marais salés et leur impact sur la topographie est crucial pour comprendre les mécanismes d’évolution de ces écosystèmes et pour leur protection.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Davide Tognin, Andrea D’Alpaos, Massimiliano Ghinassi et Luca Carniello, issus respectivement du Département de génie civil, environnemental et architectural et du Département des géosciences de l’Université de Padoue (Italie). L’article a été publié en ligne le 23 octobre 2024 dans la revue Geology, sous le titre Marsh topography reveals the signature of storm-surge-driven sedimentation. Cette étude a été financée par le projet NextGenerationEU.

Méthodologie et résultats

Méthodologie

1. Zone d’étude et collecte de données
   L’étude a été menée dans la lagune de Venise (Italie), où quatre zones d’étude (SF, SE, CO, PA) ont été sélectionnées, chacune comprenant des marais salés orientés vers les chenaux (channel-facing) et des marais salés orientés vers les vasières (tidal flat-facing). Les chercheurs ont collecté des données sur les sédiments à l’aide de pièges à sédiments (sediment traps) entre octobre 2018 et octobre 2021, avec une fréquence mensuelle ou immédiatement après des événements de tempête majeurs. La teneur en matière organique des sédiments a été mesurée par perte au feu (loss-on-ignition, LOI), et la granulométrie a été déterminée par diffraction laser.

2. Analyse de l’accumulation des sédiments
   Les chercheurs ont analysé l’accumulation des sédiments pendant les périodes dominées par les ondes de tempête et les conditions météorologiques normales. En comparant les modèles de dépôt dans différentes zones, ils ont constaté que les périodes dominées par les ondes de tempête contribuaient en moyenne à 70 % de l’accumulation des sédiments, bien que ces événements aient une durée plus courte, leur apport en sédiments étant bien supérieur à celui des inondations tidales régulières.

3. Analyse des profils topographiques
   En comparant les modèles de dépôt et les profils topographiques, les chercheurs ont observé que les marais salés orientés vers les chenaux présentaient un profil typique en forme de levée (levee-shaped profile), avec une diminution rapide des sédiments vers l’intérieur des marais. En revanche, les marais salés orientés vers les vasières montraient un profil plus doux, avec un maximum de dépôt dans les zones intérieures. Cette différence reflète la combinaison des processus de sédimentation induits par les marées et les vagues.

4. Analyse comparative mondiale
   Pour valider la généralité des résultats, les chercheurs ont comparé les profils topographiques des marais salés dans cinq zones côtières présentant des amplitudes de marée et des conditions d’exposition différentes. Les résultats ont montré que, quelle que soit l’amplitude de la marée ou la maturité des marais salés, les profils topographiques des marais orientés vers les chenaux et ceux orientés vers les vasières présentaient des différences significatives, confirmant ainsi le lien entre la topographie des marais salés et les processus de sédimentation.

Principaux résultats

1. Contribution des ondes de tempête à la sédimentation
   L’étude a révélé que les périodes dominées par les ondes de tempête contribuaient à 70-90 % de la sédimentation des marais salés, en particulier dans les zones bordant les chenaux. Les niveaux d’eau élevés et les vagues fortes pendant les tempêtes augmentent significativement la capacité de remise en suspension et de transport des sédiments, entraînant des variations dans la distribution des sédiments à la bordure et à l’intérieur des marais.

2. Relation entre les modèles de dépôt et la topographie
   Les marais salés orientés vers les chenaux présentent un profil en forme de levée, avec une diminution rapide des sédiments vers l’intérieur, tandis que les marais salés orientés vers les vasières montrent un profil plus doux, avec un maximum de dépôt dans les zones intérieures. Cette différence reflète la combinaison des processus de sédimentation induits par les marées et les vagues.

3. Universalité mondiale des profils topographiques des marais salés
   L’analyse comparative mondiale a montré que, quelle que soit l’amplitude de la marée ou la maturité des marais salés, les profils topographiques des marais orientés vers les chenaux et ceux orientés vers les vasières présentaient des différences significatives, confirmant ainsi le lien entre la topographie des marais salés et les processus de sédimentation.

Conclusion et implications

Les résultats de l’étude montrent que les ondes de tempête jouent un rôle crucial dans la sédimentation des marais salés, en particulier dans les systèmes microtidaux. Les niveaux d’eau élevés et les vagues fortes pendant les tempêtes augmentent significativement la capacité de remise en suspension et de transport des sédiments, entraînant des variations dans la distribution des sédiments à la bordure et à l’intérieur des marais. Cette découverte remet en question l’idée traditionnelle selon laquelle la sédimentation des marais salés est principalement induite par les inondations tidales. Les profils topographiques des marais salés peuvent servir d’indicateurs des processus de sédimentation, fournissant des informations essentielles pour les politiques de protection et de restauration des marais salés.

Points forts de l’étude

1. Découverte majeure
   Les ondes de tempête contribuent à 70-90 % de la sédimentation des marais salés, un chiffre bien supérieur à celui attribué traditionnellement aux inondations tidales.

2. Innovation méthodologique
   L’étude combine une collecte de données sédimentaires à long terme et une analyse des profils topographiques, révélant la relation entre les modèles de dépôt et la topographie.

3. Universalité mondiale
   L’analyse comparative mondiale valide le lien universel entre la topographie des marais salés et les processus de sédimentation.

4. Valeur appliquée
   Les résultats de l’étude fournissent une base scientifique pour les politiques de protection et de restauration des marais salés, en particulier dans un contexte d’élévation du niveau de la mer et d’intensification des ondes de tempête.

Autres informations pertinentes

L’étude a également révélé que les sédiments associés aux ondes de tempête ont une teneur plus élevée en matière inorganique et une granulométrie plus grossière, ce qui souligne l’impact à long terme des ondes de tempête sur l’évolution de la topographie des marais salés. De plus, l’étude explore le mécanisme biomorphodynamique des écosystèmes des marais salés, c’est-à-dire la rétroaction entre la croissance de la végétation et le dépôt de matière organique sur l’évolution verticale des marais salés.

Cette recherche approfondit notre compréhension des processus de sédimentation des marais salés et fournit une base scientifique essentielle pour la protection et la gestion des marais salés à l’échelle mondiale.