La formation du massif dunaire de Lindbergh date de la fin de la dernière période glaciaire, le Würm. La Manche ne forme alors pas une mer, mais elle est occupée par des fleuves qui sillonnent le plateau continental. Il y a 14000 ans, le réchauffement post-glaciaire (Holocène) entraîne la remontée du niveau des mers, appelée transgression flandrienne. Sous l’action de la houle et du vent, les dépôts de sable sont mobilisés et déposés en haut de plage, formant un cordon dunaire. Ce cordon se renforce par l’action de la végétation qui fixe le sable. Celui-ci s’accumule, et la dune grandit.
Le havre de Portbail s’est formé il y a 4000 ans environ : alors qu’un cordon de sable et de galets avait isolé une vaste zone marécageuse déjà fréquentée par des troupeaux, les attaques de la mer ont percé ce cordon. La mer a alors pu pénétrer à l’intérieur de la zone marécageuse, donnant naissance au havre. L’estuaire ainsi formé a par la suite été entretenu par l’action conjuguée des marées et des cours d’eau se jetant dans le havre.
La mise à jour d’estrans fossiles, suite à l’érosion intensive de la partie nord des dunes de Lindbergh, a permis de dater la forme actuelle du massif au XVIIIe siècle.
La présence de dépressions humides (mares) en milieu dunaire, s’explique par l’action du vent, qui va évacuer les matériaux fins et va générer un affleurement de la nappe d’eau souterraine.
FAUNE
Sur le plan ornithologique, le havre joue un rôle extrêmement important pour nombre d'espèces : c'est à la fois un lieu de repos et une zone d'alimentation. Les hirondelles de rivage représentent le principal intérêt ornithologique du site, en limite du havre, avec le tadorne de Belon et le traquet motteux.
La plage et le havre de Portbail abritent des hivernants dont les représentants les plus caractéristiques sont la bernache cravant, l’huîtrier-pie, le pluvier argenté, le grand gravelot, le tournepierre à collier, le courlis cendré, la barge rousse, le chevalier gambette, le bécasseau sanderling et le bécasseau variable.
A l’échelle des dunes de la côte ouest du Cotentin, le site de Lindbergh, surtout les mares, présentent une riche diversité d’amphibiens et batraciens. Onze espèces d’amphibiens y ont été répertoriées : le crapaud accoucheur, le crapaud calamite, la grenouille verte, le pélodyte ponctué, la rainette arboricole verte, le triton crêté, le triton ponctué, le triton palmé, le triton marbré, la salamandre tâchetée, et le triton de Blasius qui est un hybride des tritons crêté et marbré.
Aussi, de nombreux papillons fréquentent les dunes. Il convient de mentionner la présence du grand nacré qui est une espèce rare dans la Manche.
FLORE
Du point de vue de la botanique, l’intérêt principal des dunes réside dans l’étendue et la diversité du massif dunaire. Il est constitué de nombreux milieux, du haut de plage jusqu’aux boisements vers le continent, en passant par :
- la dune embryonnaire avec l’élyme des sables, plante bénéficiant d’une protection nationale.
- la dune mobile avec l’oyat et le panicaut de mer,
- la dune grise qui se présentent sous la forme de dunes fixées, stabilisées et colonisées par des pelouses à fétuque ovine, à koelérie blanchâtre, par d’abondants tapis de bryophytes à tortule ruraliforme et par du lichen. Dans ce type de dune, on remarquera aussi la présence du rosier pimprenelle, de l'euphorbe de Portland, du gaillet jaune, de la petite pimprenelle, du pavot cornu, de la pensée naine, de l’hutchinsie des pierres, de l’armérie des sables, de l’avoine pubescente, de la buplèvre des dunes, du thésion couché, de l’ophrys araignée, de l'orchis pyramidal, de l’orchis bouc et de la sagine noueuse.
- Les dépressions humides, c'est-à-dire les mares, abritent également tout un cortège d’espèces telles que le saule rampant, le choin noircissant, la laîche noire, la laîche à trois nervuresqui est une plante protégée en Basse-Normandie, la germandrée des marais, la langue de serpentet la pyrole des dunes.
- La strate plus arbustive, dans les secteurs abrités du vent, à une certaine distance de la mer. Il s’agit des zones situées au sud-est du massif, offrant alors au regard un paysage très différent de la partie nord-ouest.