Postdoctorat (h/f) – dissipation de l’énergie des vagues et transformation spectrale en zone de surf interne

Informations générales

Intitulé de l'offre : Postdoctorat (H/F) – Dissipation de l’énergie des vagues et transformation spectrale en zone de surf interne
Référence : UMR7266-EVAMAR-014
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : LA ROCHELLE
Date de publication : jeudi 30 octobre 2025
Type de contrat : Chercheur en contrat CDD
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 2 février 2026
Quotité de travail : Complet
Rémunération : entre 2991€ et 3417€ bruts mensuels selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent
Section(s) CN : 01 - Interactions, particules, noyaux du laboratoire au cosmos

Missions

Lors des tempêtes, la dynamique de la zone littorale est dominée par les processus de déferlement des vagues en eaux peu profondes. Lorsque les vagues de tempête déferlent, elles dissipent leur énergie et générent de forts courants qui contrôlent la réponse morphologique des plages. Par ces processus dissipatifs, les vagues déferlantes contribuent également aux surcotes en surélevant le niveau moyen à la côte, une contribution communément appelée le setup. Malgré son importance cruciale pour la prévision des aléas littoraux, le processus de déferlement des vagues reste assez grossièrement paramétré dans les modèles spectraux de vagues, en particulier parce que la distribution fréquentielle de l’énergie dissipée demeure inconnue. L’approche de modélisation standard suit les travaux d’Eldeberky et Battjes (1996) et repose sur l’hypothèse d’une relation linéaire entre l’énergie dissipée à une fréquence angulaire ω et l’énergie spectrale correspondante. Récemment, Bonneton (2023) a développé, et validé à l’aide de données expérimentales en laboratoire, un nouveau modèle théorique du spectre de vagues en zone de surf interne, en s’appuyant sur des analogies physiques entre la turbulence de Burgers et les vagues en forme de « dents de scie » caractéristiques de cette zone. Ce spectre est composé de deux sous-domaines : une sous-plage inertielle, où le spectre d’énergie présente la loi classiquement observée en ω^(-2), et une sous-plage diffusive dans les hautes fréquences, caractérisée par une décroissance exponentielle de l’énergie. Grâce à ce nouveau cadre théorique, Bonneton (2023) apporte des preuves solides que la paramétrisation d’Eldeberky et Battjes (1996) ne prédit pas correctement la distribution fréquentielle de la dissipation d’énergie des vagues en zone de surf interne.

Le spectre universel d’énergie des vagues se propageant en zone de surf interne développé par Bonneton (2023) est gouverné par trois variables physiques : la période moyenne des vagues T_m, l’énergie totale E_∞ et la fréquence diffusive ω_ν. Cette dernière, introduite pour la première fois dans le cadre de cette théorie, est une variable statistique liée à la “largeur” temporelle caractéristique des fronts de vague déferlée. Étant donné que les variables T_m and E_∞ peuvent être calculées à partir de spectres d’énergie des vagues, nous pensons qu’une meilleure compréhension de la variable inconnue ω_ν offre une piste pertinente pour développer une paramétrisation plus robuste et fondée sur la physique du déferlement dans les modèles spectraux de vagues.

L’objectif principal de ce postdoctorat est de mieux quantifier et prédire la fréquence diffusive ω_ν, notamment en explorant les caractéristiques spatio-temporelles des rouleaux (partie déferlée des vagues), qui sont des proxys pour la dissipation d’énergie en zone de surf interne (Martins et al., 2018). Pour cela, une caractérisation robuste de la sous-plage diffusive est essentielle, ce qui ne peut être atteint qu’à partir de mesures précises et à haute fréquence de l’élévation de la surface libre. Ici, nous utiliserons des scanners lidar infrarouges, et nous appuierons sur leur capacité unique à mesurer directement l’élévation de la surface libre avec une résolution spatiale fine (de l’ordre du centimètre) et une résolution temporelle élevée (typiquement 10 Hz). Les activités de recherche menées par le·la postdoctorant·e recruté·e s’inscriront dans deux projets collaboratifs d’envergure, dédiés à l’amélioration de la compréhension et de la capacité prédictive des processus physiques à l’origine des phénomènes de submersion : le projet ANR JCJC IMPASTO, qui finance ce postdoctorat, et le projet CORALI, soutenu par la Région Nouvelle-Aquitaine. À ce titre, le travail impliquera des échanges réguliers et une collaboration étroite avec les chercheurs et chercheuses des différentes institutions partenaires.

Références pertinentes :
Bonneton, P. (2023). Energy and dissipation spectra of waves propagating in the inner surf zone. Journal of Fluid Mechanics 977, A48.
Bonneton, P., & Martins, K. (2024). Caractérisation in situ du comportement spectral des vagues en zone de surf. In Journées Nationales Génie Côtier Génie Civil, Juin 2024, Anglet. Doi : 10.5150/jngcgc.2024.004.
Eldeberky, Y., & J. A. Battjes (1996). Spectral modeling of wave breaking: Application to Boussinesq equations, Journal of Geophysical Research: Ocean 101(C1), 1253 – 1264.
Martins, K., Blenkinsopp, C. E., Deigaard, R., & Power, H. E. (2018). Energy dissipation in the inner surf zone: New insights from LiDAR‐based roller geometry measurements. Journal of Geophysical Research: Oceans 123(5), 3386 - 3407.
Martins, K., Brodie, K. L., Fiedler, J. W. et al. Seamless nearshore topo-bathymetry reconstruction from lidar scanners: a Proof-of-Concept based on a dedicated field experiment at Duck, NC. Coastal ENgineering 199, 104748.


Activités

Tâches principales du·de la postdoctorant·e :
En collaboration avec le porteur du projet (PI; Kévin Martins), planifier et réaliser les acquisitions lidar à l’interface entre la zone de déferlement et la zone de swash, lors des campagnes prévues dans le cadre des projets IMPASTO (projet principal finançant ce contrat postdoctoral) et CORALI. L’objectif sera de constituer une base de données couvrant une large gamme de conditions de plage (., pente) et de houle, en appliquant des critères de sélection tels que la disponibilité et la précision des données bathymétriques, la robustesse des mesures lidar (mono- ou multi-faisceaux, fréquence d’échantillonnage et résolution spatiale), ainsi que les conditions de houle incidente. Les jeux de données antérieurs collectés par le PI seront également intégrés lorsque les critères le permettront.
Analyser la sensibilité des estimations de la fréquence diffusive ω_ν via différentes approches.
Bonneton et Martins (2024) ont suggéré que les techniques de “fit” spectral utilisées par Bonneton (2023) sont particulièrement sensibles à la quantité d’énergie contenue dans la plage inertielle des fréquences. Nous explorerons ici des alternatives prometteuses, telles que les réseaux de neurones informés par la physique (PINN), qui semblent particulièrement adaptées à l’analyse d’équations de type Burgers (., Raissi et al., 2019), sur lesquelles repose le cadre théorique de Bonneton (2023). Ces approches permettent de « découvrir » des variables dans des équations différentielles partielles préétablies à partir de séries de données temporelles. Des essais récents réalisés à l’échelle réelle dans le canal à houle GWK (Hanovre, Allemagne), combinant lidars et sondes résistives, pourront également être utilisées pour analyser la sensibilité et la robustesse des techniques de traitement de données lidar pour la description de la forme du spectre à haute fréquence.
Analyser la fréquence diffusive ω_ν sur l’ensemble de la base de données lidar en fonction d’autres paramètres intégrés ou statistiques de vagues. En partant de la loi empirique ω_ν∼(g / h_m )^0.5 observée lors d’expériences en laboratoire à petite échelle (Bonneton, 2023), nous chercherons à établir une paramétrisation précise de ω_ν en fonction de la profondeur moyenne h_m, de l’énergie totale E_∞ et de la période moyenne T_m. Nous explorerons également les liens avec les propriétés géométriques des rouleaux de surface (., longueur et hauteur), sur lesquelles se basent certaines paramétrisations de la dissipation d’énergie lors du déferlement (Duncan, 1981). Ce travail constituera la base d’un cadre théorique et pratique robuste pour la paramétrisation de la dissipation d’énergie en zone de surf pour les modèles de vagues à phase résolues et moyennées (modèles spectraux).

Références pertinentes :
Duncan, J. H. (1981). An experimental investigation of breaking waves produced by a towed hydrofoil. Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences 377(1770), 331 - 348.
Raissi, M., Perdikaris, P., & Karniadakis, G. E. (2019). Physics-informed neural networks: A deep learning framework for solving forward and inverse problems involving nonlinear partial differential equations. Journal of Computational physics 378, 686-707.



Compétences

Le·la candidat·e idéal·e aura une solide expérience des processus océaniques côtiers et littoraux et devra être titulaire d'un doctorat en hydrodynamique côtière, en océanographie physique, ou dans un domaine connexe. Les candidat·e·s titulaires d'un doctorat dans des domaines de physique plus fondamentaux, mais dont l'expertise pourrait être pertinente pour ce sujet, sont également encouragé·e·s à contacter le PI ou à postuler directement, à condition de pouvoir démontrer une forte motivation à étudier la dynamique littorale.

Les compétences et qualifications suivantes sont généralement attendues :
·Maîtrise du traitement du signal pour des séries temporelles, y compris l'analyse spectrale, et des outils d'analyse numérique (par exemple, Python, MATLAB, ou équivalent).
·Capacité à interpréter et synthétiser des jeux de données complexes avec une rigueur scientifique.
·Une familiarité avec les mesures de terrain, l'instrumentation, ou la modélisation numérique des vagues est souhaitée mais non essentielle, tant que la motivation à participer aux campagnes de terrain prévues soit démontrée.
·Capacité à travailler de manière autonome tout en collaborant activement au sein d'une équipe de recherche pluridisciplinaire.
·Excellentes compétences en communication et en rédaction en anglais, y compris la préparation de manuscrits scientifiques et de rapports.

Contexte de travail

Ce projet postdoctoral est financé par le projet ANR-JCJC 2025 IMPASTO (PI : Kévin Martins), qui vise à mieux comprendre et prédire la transformation spectrale des vagues dans la zone de surf et identifier les mécanismes de génération du runup, y compris en conditions de tempête. Le consortium IMPASTO réunit des chercheurs du LIENSs (CNRS – Université de La Rochelle), d'EPOC (CNRS – Université de Bordeaux) et de l'INRIA (Centre de Bordeaux).
Le·la chercheur·se postdoctoral·e sera accueilli·e au sein de l'équipe « Dynamique Physique du Littoral » (DPL) du LIENSs (https:///Equipe-DPL), qui étudie la dynamique côtière et la variabilité du niveau marin à travers de multiples échelles spatio-temporelles, en utilisant des expériences de laboratoire et de terrain, la télédétection et la modélisation numérique. L'équipe vise à améliorer notre compréhension des processus physiques qui façonnent les environnements littoraux à différentes échelles. En plus de collaborer avec des chercheurs juniors et seniors du LIENSs (par exemple, pour la collecte et le traitement des données de terrain), le·la chercheur·se postdoctoral·e travaillera en étroite collaboration avec Philippe Bonneton (EPOC) sur les aspects théoriques des spectres de vagues en zone de déferlement interne, et avec Maria Kazolea et Martin Parisot (INRIA) sur la paramétrisation des processus de déferlement dans les modèles numériques résolvant la phase.
Le poste est initialement proposé pour 12 mois, avec une prolongation possible de 12 mois. À noter que le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que l’ arrivée du·de la chercheur·se postdoctoral·e soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Les activités de terrain pourront impliquer des horaires de travail irréguliers (horaires décalés) en fonction des conditions de marée et météorologiques. Des mesures de sécurité appropriées seront mises en œuvre pour minimiser les risques tant pour le personnel que pour l'équipement.