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Aménagée entre 1783 avec la digue centrale et 1895 avec la digue est et pourvue de trois forts en 1860, la rade de Cherbourg est la plus grande rade artificielle du monde, avec une superficie d'environ 1 500 hectares. L'ensemble des trois digues fait plus de 6 kilomètres. Trois passes permettent une circulation des courants et donc une connexion avec la Manche.
Cette rade est occupée par un port de commerce fortement investi à l’heure actuelle (2015) dans les énergies marines renouvelables (éolien et hydrolien) et constituant une activité économique majeure pour le territoire. Ce port est rattaché aus port de Caen-Ouistreham et de Dieppe au sein de la structure gestionnaire Ports de Normandie (PdN). Cherbourg, avec son port militaire, est également l'une des trois bases navales de France métropolitaine avec Brest et Toulon ; la flottille de la Manche (Flomanche) étant dédiée à la surveillance de la Manche et de la mer du Nord. L'arsenal de Cherbourg est spécialisé dans la construction de sous-marins. La Rade héberge une salmoniculture se présentant sous forme de cages rondes et de cages rectangulaires. Des promenades touristiques en vedette sont organisées dans la rade.
La Grande Rade est suivie régulièrement dans le cadre de la DCE (Directive Cadre sur l'Eau) à travers une station située à l'est. En 2012, le bureau d’études TBM a procédé à une caractérisation des habitats et de la faune benthique pour le projet d’extension des terre-pleins du port à des fins d’accueil d’entreprises travaillant dans les énergies marines renouvelables (EMR). En 2013-2014, les communautés benthiques à proximité immédiate de la salmoniculture ont été étudiées dans le projet GEDANOR (Pour une Gestion Durable de l'Aquaculture en Normandie). En 2015, dans ce même projet, c'est l'ensemble de la rade qui a été échantillonnée afin de caractériser les communautés benthiques (Bachelet, 2014 ; Baux, 2015). Les études de 2012 à 2015 ont permis de réaliser une actualisation des communautés benthiques de la rade de Cherbourg (Baux, 2015).
Cette rade constitue une enclave de sédiments fins dans le nord Cotentin dans le contexte hydrodynamique fort de la région. En effet, en plus des marnages importants de la Manche (mer à très fortes amplitudes de marées), le large est dominé par une sédimentation grossière (sables grossiers, graviers, cailloutis et blocs) ou des roches. Cette enclave est alimentée principalement par des apports larvaires provenant à la fois de la Manche occidentale (via le Raz Blanchard) et des auto-recrutements par l’existence de structure de rétention et montre une très forte richesse spécifique ainsi que des habitats benthiques et des espèces patrimoniales remarquables.
La baie du Becquet est située à l'est de la rade de Cherbourg et abrite un petit port de plaisance depuis lequel sont proposées diverses activités nautiques (kayak, planche à voile...). Les fonds de cette baie sont constitués de sédiments fins à moyens présentant une communauté similaire à celle à l'intérieur de la rade. Ces fonds présentent une forte stabilité dans le temps. Lors de prélèvements, deux espèces peu communes y ont été échantillonnées : un décapode faisant des galeries dans le sédiment, Axius stirynchus, et un amphipode qui n'avait pas été revu depuis plus de 30 ans depuis se description en mer d'Iroise, Ampelisca toulemonti. C'est la première signalisation en Manche de cet amphipode.
Parmi les communautés remarquables, on trouve une communauté de sables fins plus ou moins envasés à Melinna palmata. Il s'agit du faciès le plus envasé des sables fins à Abra alba. On y trouve les polychètes Melinna palmata, Magelona spp, Euclymene oerstedii et le mollusque Thyasira flexuosa. Cette communauté y présente deux faciès : le premier dominé par les polychètes de la famille des maldanidés (Euclymene oerstedii, Praxillella afinis et P. lophoseta) et le second dominé par la polychète Dipolydora giardi et le crustacé tanaidacé Apseudopsis latreilli.
Le faciès des sables fins à Spio decoratus, Apseudopsis latreilli et Ampelisca tenuicornis unique en Normandie fait l’objet d’une ZNIEFF de Type 1 de même que l’herbier à Zostera marina présent à l’est de la rade.
La communauté à Spio decoratus se rapproche de la communauté à Abra alba - Hyalinoecia bilineata de la Pierre Noire en baie de Morlaix (Dauvin, 1979, 1984) dans des sables très peu envasés (pourcentage de fines (< 63 µm) < 2 %).
On peut également observer de nombreux oiseaux marins sur la zone ainsi que des phoques veaux-marins attirés notamment par la ferme de saumons. En dehors de la salmoniculture, les poissons ne font l'objet d'aucun suivi scientifique dans la rade de Cherbourg.
Le projet RECIF (2014-2015) propose d'étudier une filière de valorisation des coquilles de mollusques issues de l'activité humaine (coquilles Saint-Jacques, pétoncles, huîtres et crépidules) appelées coproduits coquilliers permettant la réutilisation de déchets tout en apportant une solution favorable au développement de l'écosystème marin. L'autre enjeu principal de ce projet est de comprendre le rôle des récifs dans les phénomènes d'amélioration et de développement de la biodiversité de l'écosystème de la Manche. Dans ce cadre, un complexe de récifs artificiels en coproduits coquilliers a été immergé le 8 avril 2015 en Grande rade de Cherbourg en vue d’un suivi expérimental multidisciplinaire en milieu marin en partenariat avec PNA (Ports Normands Associés).
