From strandline vegetation to embryo dunes: natural sand retention along a heavily urbanized coast

Énoncé du problème
Les plages de sable le long des côtes fortement urbanisées, telles que la côte belge, sont soumises à une pression croissante due à l'armure côtière (digues, promenades), la récréation intensive et le nettoyage mécanique des plages. Ces interventions entravent souvent les processus naturels de formation des dunes. Bien que le rechargement en sable soit largement utilisé pour compenser les pertes de sédiments, l'étendue de la rétention de ce sable rechargé sur la partie supérieure de la plage par rapport à sa redistribution par les processus marins et éoliens reste incertaine. L'étude postule que la végétation de la ligne de rivage — des plantes pionnières poussant sur la plage sèche — peut constituer un mécanisme de rétention du sable et d'initiation des embryons de dunes souvent négligé, bien que leur potentiel soit fréquemment supprimé par les perturbations humaines.

Méthodologie
Les auteurs ont employé une approche multi-étapes combinant des relevés de terrain, de la télédétection et une modélisation spatiale pour évaluer le potentiel de quatre espèces de plantes pionnières de dunes (Cakile maritima, Calamagrostis arenaria, Elymus farctus et Salsola kali) à s'établir et à accumuler du sable.

1. Collecte de données : Des relevés de terrain ont été menés annuellement de 2017 à 2023 le long de l'ensemble de la côte belge. Les observations se sont concentrées sur la zone de la « plage sèche » (entre la limite haute de la marée de vive-eau et le pied de la première dune). Les données comprenaient l'identité des espèces ainsi que leur abondance/couverture, enregistrées sous forme de points géoréférencés.
2. Zones de référence : Pour isoler les contraintes abiotiques des perturbations humaines, l'analyse a été restreinte à 10 régions d'intérêt (ROI) caractérisées par un piétinement faible et l'absence de nettoyage mécanique.
3. Prédicteurs environnementaux : Deux moteurs abiotiques clés ont été dérivés des données LiDAR :
   • Élévation par rapport à la limite haute de la marée de vive-eau (SHW) : Calculée à l'aide de MNT de vive-eau et de données interpolées de la SHW.
   • Dynamique annuelle du sable : Calculée comme la différence entre les MNT d'automne-hiver et de printemps pour quantifier l'érosion ou l'accrétion nette.
4. Modélisation statistique : Un cadre de modélisation spatiale à deux composantes (utilisant R-INLA) a été appliqué :
   • Modèle d'occurrence : Un modèle binomial utilisant des données de présence-pseudo-absence pour estimer la probabilité d'établissement des espèces en fonction des conditions abiotiques.
   • Modèle d'abondance/couverture : Un modèle binomial négatif à inflation de zéros (ZINB) utilisant des données de présence uniquement pour estimer le développement attendu de la végétation (couverture) à travers les gradients environnementaux.
5. Quantification de l'accumulation de sable : Des mesures de terrain indépendantes des embryons de dunes ont été réalisées en 2023–2025 à l'aide de LiDAR (iPhone 13 Pro) et d'orthophotos pour quantifier la relation entre la couverture végétale et le volume de sable. Des modèles linéaires (contraints par l'origine) reliant le volume de sable à la racine carrée de la couverture végétale ont été ajustés pour chaque espèce.
6. Mise à l'échelle : L'étude a projeté l'occurrence et l'abondance potentielles sur l'ensemble de la côte belge (incluant les zones urbanisées) en se basant sur les modèles de faible perturbation. Ces prédictions ont ensuite été combinées aux taux d'accumulation de sable spécifiques à chaque espèce pour estimer la rétention totale potentielle du sable selon deux scénarios : des individus dispersés et des patchs agrégés.

Résultats clés

• Adéquation abiotique : L'occurrence prédite était répandue pour plusieurs espèces, suggérant que les gradients abiotiques (élévation et dynamique du sable) ne sont pas les principales contraintes sur l'établissement potentiel dans de larges parties de la côte.
• Abondance vs Occurrence : Si l'occurrence était relativement insensible à la dynamique du sable, l'abondance/couverture attendue présentait des réponses fortes et spécifiques aux espèces. La plupart des espèces présentaient une abondance accrue avec une accrétion de sable plus élevée, indiquant que la dynamique des sédiments influence principalement le développement post-établissement plutôt que l'établissement initial.
• Motifs spatiaux : Sous les hypothèses de faible perturbation, Cakile maritima présentait une large aptitude sur toute la côte. Elymus farctus et Calamagrostis arenaria montraient une abondance attendue plus élevée près de la plage supérieure/digue, tandis que Salsola kali présentait une abondance élevée mais spatialement constante. Le contraste entre ces hautes prédictions de potentiel et la faible végétation observée sur les plages urbanisées souligne le rôle contraignant des perturbations humaines.
• Rétention de sable : Une relation positive a été confirmée entre la couverture végétale et l'accumulation locale de sable pour les quatre espèces. On a estimé que Cakile maritima contribuait la plus grande part de la rétention potentielle de sable, suivie de Salsola kali, Elymus farctus et Calamagrostis arenaria.
• Estimations de volume : Les volumes de sable potentiels retenus par les embryons de dunes ont été estimés à environ 376 000 m³ (scénario de patchs) à 552 000 m³ (scénario d'individus). Ces volumes sont du même ordre de grandeur que les volumes de sédiments fournis annuellement via le rechargement des plages.

Signification et revendications
L'article affirme que même le long d'une côte fortement urbanisée et rechargée, les conditions abiotiques peuvent soutenir la végétation de la ligne de rivage et l'initiation d'embryons de dunes lorsque la perturbation est réduite. Les auteurs soutiennent que des actions de gestion — telles que la limitation du piétinement, l'adaptation du nettoyage des plages et la protection de la végétation de la ligne de rivage — pourraient améliorer la rétention du sable rechargé et soutenir une défense côtière fondée sur la nature.

Crucialement, l'étude ne propose pas de remplacer les interventions d'ingénierie. Au contraire, elle suggère que la végétation de la ligne de rivage peut augmenter l'efficacité avec laquelle le sédiment disponible est retenu au sein du système plage-dune. En facilitant la transition de la plage ouverte vers les embryons de dunes, ces processus naturels peuvent compléter les stratégies de gestion côtière existantes, réduisant potentiellement la perte de sédiments vers la mer et la nécessité de rechargements fréquents. Les auteurs soulignent que leurs estimations représentent la contribution potentielle de la végétation précoce de la ligne de rivage à l'initiation de la formation des dunes, et non des prédictions de croissance de dunes à long terme ou de structures de première dune permanentes.