Soutenance de thèse de PELLET Hugo
Titre de thèse
La dynamique des écoulements d'air et d'eau dans un massif carbonaté karstique côtier et l'impact sur l'altération des parois : application à la grotte Cosquer et l'état de conservation de ses parois et de ses oeuvres
The dynamics of air and water flows in a coastal karstic carbonate massif and the impact on wall alteration: application to the Cosquer cave and the state of conservation of its walls and art
Résumé de la thèse
Les grottes ornées, sont un patrimoine exceptionnel et fragile, dont la conservation dépend de la stabilité des paramètres internes des milieux souterrains. L'hydroclimat des grottes est profondément influencé par la circulation de fluide dans le karst, un processus encore méconnu dans les karsts côtiers semi-noyés. La grotte Cosquer se distingue parmi les grottes ornées du Paléolithique. Située dans un karst côtier semi-noyé, elle est en liaison hydrodynamique avec la mer, isolée à la fois par un massif calcaire peu perméable et par des siphons immergés. Ce positionnement particulier la soumet à des dynamiques uniques, influencées par les vagues et les tempêtes. Les premières études ont révélé que la grotte peut atteindre une surpression de l'air de 0,1 bar, laquelle se dissipe lentement à travers le massif rocheux peu perméable.
Ce travail constitue la première étude approfondie sur la caractérisation du fonctionnement hydroclimatique de la grotte Cosquer dans son environnement. L'objectif principal est de modéliser les écoulements d'air et d'eau dans cet hydrosystème côtier afin de prédire les variations des niveaux d'eau. Ce travail repose sur une série de données hydroclimatiques acquises in situ et débutée en 2014 ainsi que d'autres paramètres mesurés au cours de cette étude.
L'analyse de ces données a permis d'identifier différentes saisonnalités des variations de pression et de mettre en évidence trois dynamiques principales de circulation de l'air : (1) à travers les conduits karstiques noyés dans la zone saturée, sous l'influence des vagues ; (2) à travers le massif calcaire peu perméable et (3) à l'intérieur de la grotte, via des mouvements convectifs. Les résultats de cette étude apportent une compréhension inédite des échanges de fluides à travers les massifs peu perméables et les zones saturées dans les karsts côtiers. Ils soulignent également la vulnérabilité des microclimats souterrains face aux sécheresses prolongées, soulignant les défis futurs pour la conservation des grottes.
Thesis resume
Decorated caves are an exceptional and fragile heritage, whose preservation depends on the stability of the internal parameters of the underground environment. The hydroclimate of the caves is profoundly influenced by the circulation of fluids in the karst, a process that is still poorly understood in semi-drowned coastal karsts. The Cosquer cave stands out among the decorated caves of the Palaeolithic period. Located in a semi-drowned coastal karst, it is hydrodynamically linked to the sea, isolated both by a limestone massif with low permeability and by submerged siphons. This particular position exposes it to unique dynamics, influenced by waves and storms. Initial studies have revealed that the cave can reach an air overpressure of 0.1 bar, which dissipates slowly through the low-permeability rock mass.
This work is the first in-depth study to characterise the hydroclimatic functioning of the Cosquer cave in its environment. The main objective is to model air and water flows in this coastal hydrosystem in order to predict variations in water levels. This work is based on a series of hydroclimatic data acquired in situ and started in 2014, as well as other parameters measured during the course of this study.
Analysis of these data made it possible to identify different seasonal variations in pressure and to highlight three main air circulation dynamics: (1) through the karstic conduits in the saturated zone, under the influence of waves; (2) through the low-permeability limestone massifs; and (3) inside the cave, via convective movements. The results of this study provide a new understanding of fluid exchanges between low-permeability massifs and saturated zones in coastal karsts. They also highlight the vulnerability of underground microclimates to prolonged drought, underlining the future challenges for cave conservation.