Tsunamis, Modélisation numérique, Glissement de terrain, Avalanches de débris, Expériences analogiques, Inondations, Montagne Pelée, Mayotte

Les tsunamis générés par des glissements de terrain sont des risques naturels dont les impacts peuvent être très importants pour les populations et les infrastructures. Les simulations numériques sont un outil unique pour comprendre la dynamique des écoulements granulaires à l'échelle du laboratoire et du terrain ainsi que les vagues qu'ils peuvent générer. De nombreux modèles numériques ont été développés pour simuler ces événements. L'objectif principal de cette thèse est (i) d'évaluer les performances et les limites du code HySEA, un modèle numérique "shallow-water", qui permet de simuler les vagues générées par des glissements de terrain et (ii) d'appliquer ce modèle à deux cas réels de glissements se produisant en contexte volcanique. Nous étudions tout d'abord les différentes sources d'erreurs possibles liées à l'utilisation du code HySEA, en comparant quantitativement les résultats des simulations numériques avec (i) six nouvelles expériences de laboratoire reproduisant des écoulements granulaires dans différentes conditions (sec, immergé, écoulement sec entrant dans l'eau) et angles de pente, et (ii) les résultats des mêmes simulations numériques réalisées avec le code SHALTOP qui décrit mieux les effets de la topographie que la plupart des modèles de glissement de terrain. Pour les expériences analogiques réalisées dans des conditions à la limite de l'approximation "shallow-water", nous montrons que la topographie et les effets non hydrostatiques sont cruciaux. Cependant, si nous tenons compte empiriquement des effets de topographie en augmentant artificiellement le coefficient de frottement et en effectuant des simulations non hydrostatiques, le modèle HySEA est capable de reproduire le dépôt granulaire et les vagues enregistrées, avec une erreur allant de 1 % à 25 % selon le scénario, sans autre calibrage. En tenant compte de cette estimation d'erreur, et dans le cadre de la réactivation en cours à la Montagne Pelée (Petites Antilles), nous avons simulé 2 glissements potentiels qui pourraient se produire sur le flanc du volcan et calculé les dépôts d'avalanche de débris et les vagues associées. Enfin, pour appréhender les risques associés aux glissements de terrain et aux aléas tsunamis liés à l'activité sismo-volcanique en cours au large de l'île de Mayotte, nous avons combiné 2 codes numériques : le code HySEA pour simuler l'écoulement de l'avalanche de débris associée aux glissements potentiels et le code Boussinesq FUNWAVE-TVD pour simuler la propagation des ondes loin de la source et les inondations associées. Le scénario qui représente la plus grande menace implique une déstabilisation se produisant à faible profondeur à l'Est de Mayotte qui pourrait générer une élévation de la surface de la mer allant jusqu'à 2m. Le temps de parcours du tsunami vers la côte est très court (quelques minutes) et le tsunami n'est pas nécessairement précédé d'un retrait de la mer. Ce travail a été réalisé dans le cadre du REVOSIMA (Réseau de Surveillance Volcanologique et Sismologique de Mayotte) et en étroite collaboration avec la DIRMOM (Délégation Interministérielle aux Risques Majeurs Outre-Mer) et les autorités locales.