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Le delta du canal du Dique (baie de Carthagène des Indes, Colombie). Modélisation géomorphologique et sédimentologique

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Communication présentée au "Colloque international Interactions Nature-Sociétés, analyse et modèles", tenu à La Baule (France) le 3 mai 2006, qui contient une partie des résultats d'une Action franco-colombienne du programme universitaire ECOS Nord.

Action ECOS Norte C03 U01, 2003-2005. "Un modelo geodinámico de bahía tropical: la bahía de Cartagena de Indias /“ Un modèle géodynamique de baie tropicale : la bahía de Cartagena de Indias ”, en collaboration avec la Escuela Naval et le Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas (CIOH) de la Armada colombiana ainsi qu'avec le Laboratoire de Géographie Physique, UMR 8591 (Meudon, France).

Yves F. THOMAS *, Loïc MÉNANTEAU **, Stéphane KUNESCH *, Marcella CESARACCIO *, Carlos ANDRADE ***, Serguei LONIN ***, Carlos PARRA ****
* UMR 8591 LGP, 1 place Aristide Briand, 92195 Meudon Cedex, France
** UMR 6554 LETG, BP 81227, 44312 Nantes Cedex 3, France
*** GIO ENAP, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia
**** CIOH, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia

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Le delta du canal du Dique (baie de Carthagène des Indes, Colombie). Modélisation géomorphologique et sédimentologique

  1. 1. Yves F. THOMAS *, Loïc MÉNANTEAU **, Stéphane KUNESCH *, Marcella CESARACCIO *, Carlos ANDRADE ***, Serguei LONIN ***, Carlos PARRA **** * UMR 8591 LGP, 1 place Aristide Briand, 92195 Meudon Cedex, France ** UMR 6554 LETG, BP 81227, 44312 Nantes Cedex 3, France *** GIO ENAP, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia **** CIOH, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia Le delta du canal du Dique (baie de Carthagène des Indes, Colombie). Modélisation géomorphologique et sédimentologique Colloque international Interactions Nature-Société, analyse et modèles. La Baule, 3 mai 2006
  2. 2. Canal du Dique et baie de Carthagène des Indes Laguna de Maracaibo La Guajira Sierra Nevada de Santa Marta Golfo de Urabá
  3. 3. Bras anciens du Río Magdalena
  4. 4. La Escollera, digue sous-marine qui barre depuis 240 ans la passe de Bocagrande, a joué un rôle majeur dans la dynamique de la baie
  5. 5. La Escollera 1764-1780 La Escollera, digue sous-marine qui barre depuis 240 ans la passe de Bocagrande, a joué un rôle majeur dans la dynamique de la baie Bocachica Bocagrande CARTAGENA DE INDIAS
  6. 6. Pasacaballos 1784 « Plano particular de la Canal Hondable de Pasacaballos comunicada y unida a la Bahia de Cartagena… » Antonio de Arebalo Servicio Geográfico del Ejército, Madrid
  7. 7. Zone industrielle de Mamonal, à l’est de la baie
  8. 8. Baie de Carthagène delta
  9. 9. Bathymétrie 2000-2004 krigeage Bathymétrie Bathymétrie 2004 sondes 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Classes de Distance (m) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Variogramme pour l'établissement par krigeage de la carte bathymétrique 2000-2004 : 14890 sondes, isotropie = anisotropie géométrique, effet de pépite = 2, Modèle = Sphé- rique, palier = 100, portée = 3000 . Variogramme0.5[Z(x+h)-Z(x)]2
  10. 10. Bathymétrie (2000-2004) Delta du Canal du Dique Tierra Bomba
  11. 11. Comparaison des modèles numériques de terrain obtenus par krigeage à partir des levés bathymétriques réalisés en 1977 (CIOH) et 2004 (CIOH et CNRS) Bathymétrie (1977-2004) : mise en place d’un delta et « fossilisation » des récifs coralliens
  12. 12. -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 1977 - 2004 Accumulation Erosion Bathymétrie Évolution du delta du canal du Dique entre 1977 et 2004
  13. 13. 1 2 3 45 6 78 910 111213 141516 17 18 1920-1 21 22-122-2 232425262728 29 3030-231 32 33 34 35 36373839 4041 4243 44 45 46 47 48 49-149-249-3 50 51-151-2 52 53 54-154-255-155-256-156-2 57-157-258 5960 61 62 63-1 63-2 64-164-2 65 6667686970717273 74 75 76 77 787980 81 82 83 84 85 86-186-286-3 87 8889909192 93 94 95 96 97 98 99-1 99-2 100101102 103104105106107108 109110111112113114115116117118-1118-2119 120 121 122123124125-1125-2126127128 129 130 131132133 134 135136 137 138139140141142143144145146147148149150151 152153154 155156 157 158 159160161162163 164165166167 168169170171 172 173 174 175 176-1176-2 177 178 179 180181182183184 185 186187188 189 190 191 192 193194195-1195-2 196 197198199200201 202203204205206 207 208209210 211212 213-1213-2214215 216217 218-1 218-2 219-1219-2 220 221 222 223224 225 226 227228 229 230 231 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257258259260 261 262 263 264 265266 267 268269 270 271 Echantillonnage sédimentologique Sédimentologie 280 échantillons prélevés
  14. 14. 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 Teneur en sables (%) 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 Teneur en limons (%) Sédimentologie
  15. 15. 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 Teneur en argiles granulométriques (%) Sédimentologie
  16. 16. 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 Ecart-type (unités "phi") Sédimentologie -1.0 -0.4 0.2 0.8 1.4 2.0 2.6 3.2 3.8 4.4 5.0 5.6 6.2 6.8 7.4 8.0 8.6 9.2 9.8 Moyenne (unités "phi")
  17. 17. Sédimentologie
  18. 18. Sédimentologie Plan d’échantillonnage le long de l’axe du delta du Dique
  19. 19. Profil granulométrique le long de l’axe du Canal du Dique Sédimentologie
  20. 20. Sédimentologie Distance à l’embouchure (m) Distribution des pourcentages de sables, limons et argiles « granulométriques » ; et des paramètres texturaux exprimés en unités PHI : moyenne (μ), écart type (σ) et asymétrie (Sk). On notera que la distribution des paramètres texturaux est en accord avec le « type 1 » du modèle GSTA (Grain Size Trend Analysis) proposé par Gao et Collins (1992) : (μ2 > μ1, σ2 < σ1, Sk2 < Sk1).
  21. 21. Image sonar latéral du chenal de naviga- tion dans la zone interne de la baie de Carthagène des Indes Sédimentologie
  22. 22. RioMagdalena--> <-- Caño Correa <-- Caño Matunilla <-- Caño Lequerica <--Pasacaballos Calamar Gambote Calamar Gambote Caño Correa Caño Matunilla Caño Lequerica Pasacaballos 100 % 60 % 15 % 15 % 14 % 16 % Crue 1973 Etiage 1973 100 % 100 % 35 % 40 % 11 % 14 % Site 100 % 100 % 16 % 37 % Crue 1997 Etiage 1997 100 % 1 % 10 % 31 % 7 % 51 % 3884 m 3 .s -1 47 % 10511 m 3 .s -1 Hydrologie continentale
  23. 23. Débits liquides mensuels moyens exprimés en m3.s-1 pour la période comprise entre 1941 et 1999 Hydrologie continentale
  24. 24. Débits solides mensuels moyens exprimés en 103t.j-1 pour la période comprise entre 1972 et 1998 Hydrologie continentale
  25. 25. Alizés faibles, courant chaud, indice ENSO (El Niño Southern Oscillation) négatif Alizés intenses, courant froid, indice ENSO (El Niño Southern Oscillation) positif
  26. 26. Canal du Dique : volumes annuels dragués entre 1923 et 2003 D'après P.-A. Zapata Ramírez, 2005 ; nombreuses données manquantes
  27. 27. L’analyse d’une chronique de 69 images SPOT a permis d’identifier, en fonction de leur extension et de leur orientation, six états morphologiques du panache des eaux du Canal du Dique dans la baie de Carthagène des Indes : 1, jusqu’au nord de la baie ; 2, jusqu’au nord et à l’ouest de la baie ; 3, jusqu’à l’ouest de la baie ; 4, jusqu’au centre de la baie ; 5, jusqu’à l’est de la baie ; 6, limité aux abords immédiats de l’embouchure
  28. 28. Cartographie des vents mensuels moyens obtenue à partir des données du diffusiomètre SeaWinds du satellite QuickSCAT
  29. 29. Cartographie des vents mensuels moyens obtenue à partir des données du diffusiomètre SeaWinds du satellite QuickSCAT 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 JANVIER 2000 FEVRIER 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 MARS 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 Janvier 2000 Mars 2000 Février 2000 Avril 2000
  30. 30. JUILLET 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 AOÛT 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 Mai 2000 Juillet 2000 Juin 2000 Août 2000
  31. 31. DECEMBRE 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 NOVEMBRE 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 OCTOBRE 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 SEPTEMBRE 2000 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 Reference Vectors 0 15 Septembre 2000 Novembre 2000 Octobre 2000 Décembre 2000
  32. 32. Distribution de la hauteur de vagues (en mètres) pour chaque mois de l’année dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W. Hydro-climatologie : la houle La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
  33. 33. Distribution de la période de vagues (en secondes) pour chaque mois de l’année dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W. Hydro-climatologie : la houle La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
  34. 34. Distribution de la direction de provenance des vagues (en degrés) pour chaque mois de l’année dans la zone 9° à 11° N et 75° à 77° W. Hydro-climatologie : la houle La série de 7472 observations couvre les années 1963 à 2002 (données COADDS)
  35. 35. Cycle de marée à Carthagène des Indes : suivi de la hauteur de la marée d’heure en heure sur un cycle de 31 jours (janvier 2000) Marée mixte de régime microtidal Hydrologie marine : la marée
  36. 36. D'après Thomas et al., 2006 Probabilité d’une surcote donnée pour les marémètres de Carthagène des Indes période 1951-2000 Lors de chacun des mois de l’annéeLors de chaque année Hydrologie marine : la marée
  37. 37. 1 2 3 4 5 678 91011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5556 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122123 124 125 Echantillonnage hydrologique Hydrologie marine 145 stations
  38. 38. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 °/oo Salinité de surface
  39. 39. 0.25 0.40 0.63 1.00 1.58 1.49 3.98 6.30 10.00 15.85 25.12 38.81 63.00 100.00 158.49 251.18 398.10 630.95 Solides en Suspension 0.5 5 50 500 0 100 200 300 400 500 Total Suspended Matter Concentration = B * Turbidity 95 % Confidence Limit B = 0.93456 R = 0.9876 N = 44 Prob < 0.0001 TotalSuspendedMatterConcentration(mg.l-1) Turbidity (NTU units) 0.5 5 50 500 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 Residual Courbe de calibration des mesures de turbidité, exprimées en unités NTU, en termes de concentration de matières en suspensionstotales,exprimées en mg.l-1. 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8 m Transparence Hydrologie marine et sédimentologie
  40. 40. Patron de simulation de la turbidté des eaux Campagne de mesure réalisée entre les 19 et 29 avril 2004. Essai conduit avec le modèle CODEGO dans le cadre de l’Action ECOS-Nord.C03U01 Baie de Carthagène des Indes Modélisation
  41. 41. Patron de simulation de la turbidté des eaux Conditions climatologiques : - saison humide (mai-novembre) - vents faibles de direction sud-ouest (vitesse moyenne 3 m/s-1) Essai conduit avec le modèle CODEGO dans le cadre de l’Action ECOS-Nord.C03U01 Baie de Carthagène des Indes Modélisation
  42. 42. Vitesse orbitale au niveau du fond en m.s-1 calculée à partir du logiciel SWAN pour une période de 5 s et une hauteur de 0,50 m (cas A) et 1 m (cas B) Modélisation A B
  43. 43. Simulation de la distribution des limons fins (A), des limons grossiers (B) et des sables fins (C) A B C Modélisation
  44. 44. Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement l’École Navale des Cadets "Almirante Padilla", la Direction Générale Maritime à travers le CIOH, le CNES (Actions ISIS 0206-337 et 0307-499), le CNRS et le programme de coopération ECOS-Nord (Action C03U01) sans le soutien financier desquels ce projet n’aurait pu être mené à bien. Remerciements

Communication présentée au "Colloque international Interactions Nature-Sociétés, analyse et modèles", tenu à La Baule (France) le 3 mai 2006, qui contient une partie des résultats d'une Action franco-colombienne du programme universitaire ECOS Nord. Action ECOS Norte C03 U01, 2003-2005. "Un modelo geodinámico de bahía tropical: la bahía de Cartagena de Indias /“ Un modèle géodynamique de baie tropicale : la bahía de Cartagena de Indias ”, en collaboration avec la Escuela Naval et le Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas (CIOH) de la Armada colombiana ainsi qu'avec le Laboratoire de Géographie Physique, UMR 8591 (Meudon, France). Yves F. THOMAS *, Loïc MÉNANTEAU **, Stéphane KUNESCH *, Marcella CESARACCIO *, Carlos ANDRADE ***, Serguei LONIN ***, Carlos PARRA **** * UMR 8591 LGP, 1 place Aristide Briand, 92195 Meudon Cedex, France ** UMR 6554 LETG, BP 81227, 44312 Nantes Cedex 3, France *** GIO ENAP, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia **** CIOH, AA 982, Cartagena de Indias, Colombia

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