Modelling sea-mangrove coastline fluctuations under the influence of hydrosedimentary processes in French Guiana. Approach to mangrove landscape dynamics for coastal vulnerability and carbon sequestration assessments | Modélisation des fluctuations du trait de côte mer-mangrove sous l’influence de(s) processus hydrosédimentaires en Guyane Française. Approche de la dynamique du paysage de mangrove pour des bilans de vulnérabilité côtière et de séquestration du carbone

English. Mangrove coasts are highly dynamic: the coastal landscape evolves according to sedimentary inputs, which mass along the coast to form mud banks covering hundreds of hectares at low tide. The appearance and disappearance of mangrove forests, observed over several decades from satellite images, appear to be strongly correlated with erosion or mud accretion processes. These observations not only raise questions about the ability of mangrove forests to survive in a context of climatic and oceanic change, they also call into question the ability of human activities to adapt to these coastlines. By studying the evolution of mangrove forests at the land-sea interface, would it not be possible to gain a better understanding of the physical processes that constantly reshape muddy coasts and anticipate changes? The coasts of the Guiana plateau, under the influence of the Amazonian sediment dispersion system, are a pilot region for tackling these issues.In French Guiana, spatial observation based on time series of satellite images of changes in the coastal landscape is becoming operational to map fluctuations in the sea-mangrove coastline and the extension of mud banks. However, data and models are still lacking to quantify the impact of oceanic processes, particularly swell regimes, on the transformation, whether erosion or silting, of Guyana's 320 km of coastline. In particular, the attenuation of ocean swell energy by mud banks has only been quantified and modelled to a limited extent due to the difficulties of taking measurements on this muddy and changing interface.

French. Les côtes vaseuses à mangroves sont très dynamiques : le paysage côtier y évolue au gré d’apports sédimentaires, qui se massent le long des côtes pour former des bancs de vase se découvrant à marée basse sur des centaines d’hectares. L’apparition et la disparition de forêts de mangroves, observées depuis plusieurs décennies à partir des images satellitaires, semblent fortement corrélées aux processus d’érosion ou d’accrétion vaseuse. Ces observations questionnent non seulement la capacité de maintien des forêts de mangroves dans un contexte de changements climatiques et océaniques, mais elles interpellent également la capacité d’adaptation des activités humaines sur ces littoraux. En étudiant l'évolution des forêts de mangroves sur l'interface terre-mer, ne serait-il pas possible de mieux comprendre les processus physiques qui remodèlent en permanence les côtes vaseuses et d'en anticiper les changements ? Les côtes du plateau guyanais, sous l'influence du système de dispersion des sédiments amazoniens, constituent une région pilote pour aborder ces questionnements.En Guyane Française, l’observation spatiale réalisée à partir de séries temporelles d’images satellitaires des changements dans le paysage côtier devient opérationnelle pour cartographier les fluctuations du trait de côte mer-mangrove et l’extension des bancs de vase. Cependant, les données et modèles manquent toujours pour quantifier l’impact des processus océaniques, notamment les régimes de houle, sur la transformation, que ce soit l’érosion ou l’envasement, des 320 km de côtes de la Guyane. En particulier, l’atténuation de l’énergie des houles océaniques par les bancs de vase n’est que peu quantifiée et modélisée en raison des difficultés à réaliser des mesures sur cette interface vaseuse et changeante.Des approches de modélisation spatiale et intégrative des changements dans les paysages des mangroves pourraient aider à mieux évaluer la vulnérabilité des côtes vaseuses ouvertes sur les océans. Les modèles existants, dits « de mangroves », sont centrés sur l’étude de la croissance forestière dans des contextes environnementaux assez théoriques, indépendants de la réalité des transformations opérant sur les côtes à mangroves.L’objectif principal de cette thèse est de proposer et de valider une approche intégrative de modélisation multi-échelle des fluctuations du trait de côte mer-mangrove observées sur une période de 10 ans, entre 2013 et 2023, à l'aide d'images satellitaires acquises sur environ 200 km en Guyane française, du fleuve Maroni à Awala-Yalimapo jusqu’à la rivière de Cayenne. Le modèle, MANG@COAST, a été développé sur la plateforme de modélisation spatiale Ocelet, spécialement conçue pour modéliser les changements spatio-temporels du paysage en utilisant des graphes d'interactions. Il intègre des données de houle, fournies par le service Marine Copernicus, ainsi que les délimitations de bancs de vase, obtenues par l’analyse d’images de télédétection, afin de modifier le paysage de mangrove. Pour cela, un ensemble de deux équations (expansion, érosion) et trois coefficients est utilisé pour relier les changements observés dans les lignes de trait de côte mer-mangrove en réponse au régime de houles océaniques atténuées par la présence de bancs de vase de formes, d'étendues et de localisations variables. Les valeurs des coefficients sont obtenues par minimisation des différences entre les surfaces de mangroves observées et simulées pour différents scénarios temporels et différents secteurs géographiques.L’ensemble des valeurs des coefficients obtenus par minimisation a permis de mettre en évidence la variabilité spatiale et saisonnière des processus d'érosion et l'effet potentiel d'atténuation des vagues par les bancs de vase. Il s’agit d’un résultat pionnier, à notre connaissance. MANG@COAST prédit, par exemple, qu’une extension de 2 km du banc de vase peut atténuer au moins 90 % de l’énergie des houles. De cette approche de modélisation, sont étayés un travail de cartographie de la vulnérabilité du littoral aux phases d’érosion et d’envasement ainsi que des bilans du déstockage et stockage du carbone dans les mangroves littorales sur la base de scénarios de prévision sur cinq ans.