Salinisation de l’estuaire de la Casamance : modélisation des processus physiques

Abstract

L’estuaire du fleuve Casamance, au sud du Sénégal, est une zone d’intense activité économique mais son fonctionnement hydrodynamique demeure peu documenté. Depuis une période de recherche active dans les années 80, les études sont rares, entraînant un manque de données pour établir une base de référence de l’estuaire et suivre son évolution. Cet estuaire connaît d’importantes fluctuations de salinité : durant la saison sèche (novembre-juin), il s’inverse et sa salinité croit vers l’amont, atteignant 50 psu en saison sèche puis 20 psu en saison humide (juillet-septembre). L’objectif de cette thèse est d’étudier les fluctuations de salinité à l’aide d’un modèle hydrodynamique (CROCO) et de données in situ. La première partie de la thèse a pour objet l’étude de la marée dans l’estuaire. Afin de calibrer la friction du modèle, les hauteurs d’eau et les courants de marée simulés et observés sont comparés. Malgré un bon accord des hauteurs d’eau, les courants de marée simulés sont sous-estimés de 50 %. La circulation résiduelle Lagrangienne, principalement orientée vers l’amont, est beaucoup plus lente que la circulation résiduelle eulérienne orientée vers l’aval. Ces premiers résultats illustrent le besoin d’acquérir des séries temporelles de courant plus longues et des données bathymétriques dans la partie est de l’estuaire pour améliorer le modèle. La seconde partie se concentre sur les fluctuations de salinité. Des radiales longitudinales réalisées près de l’embouchure indiquent de forts gradients longitudinaux, une faible stratification verticale et une forte variabilité saisonnière. Deux configurations du modèle (CASAM1 et CASAM200, respectivement 1 km et 200 m de résolution horizontale) sont forcées par la réanalyse ERA5 et le débit d’eau douce GloFAS. Pendant la saison des pluies, la baisse de salinité est influencée par le débit et la salinité de l’eau saumâtre imposés en amont. CASAM1 simule une forte variabilité interannuelle : en fin de saison sèche, le maximum de salinité dépend du cumul d’évaporation et du minimum de salinité de l’année précédente. CASAM200, malgré une hydrodynamique plus réaliste, sous-estime l’augmentation de salinité en saison sèche. L’analyse du bilan de salinité intégré sur la verticale révèle que l’ augmentation en saison sèche est principalement causée par l’évaporation et l’advection, et compensée par le mélange horizontal. Cette thèse marque une première avancée dans la modélisation hydrodynamique de l’estuaire de Casamance. Elle propose des pistes d’amélioration comme l’extension du domaine modélisé vers l’amont et l’usage de modèles hydrologiques mieux adaptés à la région. Une collecte pluriannuelle d’observations in situ permettra également de consolider les connaissances et de mieux valider le modèle.