Impact de l'élévation du niveau de la mer sur les zones basses à marée haute

Principe de l'analyse

Le démonstrateur permet de visualiser l’identification pré-calculée des zones exposées à la submersion marine pour un niveau marin donné.

Niveau marin considéré :

Par rapport à la plus haute mer astronomique (PHMA) : Les calculs ont été réalisés en considérant par défaut la plus haute mer astronomique (PHMA, pleine mer de coefficient de marée 120), elle-même déterminée par une interpolation entre les ports où les caractéristiques de la marée sont connues (Références Altimétriques Maritimes du SHOM, édition 2016). A ce niveau de marée peut alors être ajouté par l’utilisateur une élévation du niveau de la mer sous l’effet du changement climatique + surcote (pouvant aller jusqu’à 4 m). Il convient de noter qu’à grande échelle, la valeur de surcote choisie par l’utilisateur peut ne pas avoir de réalité physique (effets locaux pouvant générer une importante hétérogénéité spatiale de la surcote dans la réalité).

Topographie considérée :

La topographie utilisée par le site correspond aux données à très haute résolution acquises par LiDAR (laser aéroporté) sur les zones basses et côtières (RGE-ALTI ©IGN). Ces données, qui correspondent à la partie terrestre du programme Litto3D (réalisé conjointement par le SHOM et l’IGN) n’intègrent donc pas la bathymétrie, qui n’est à ce jour pas disponible pour l’ensemble du littoral. Ceci n’a cependant pas de conséquences car le site n’effectue pas de simulations hydrodynamiques. La réalisation de simulations hydrodynamiques, telles qu’elles sont réalisées par exemple pour la réalisation de PPRL, pour des études de caractérisation de l’aléa Submersion marine ou pour l’étude de la propagation des vagues, nécessiterait par contre la prise en compte de la bathymétrie et des effets hydrauliques induits.

Principe du calcul :

A partir du niveau marin défini par l’utilisateur (pleine-mer de coefficient de marée 120 + élévation du niveau de la mer + surcote), le site effectue une simple projection statique du niveau marin sur la topographie. La méthode est donc similaire à celle utilisée pour établir les cartes informatives basées sur la méthode de superposition topographie/niveau marin de référence dans le cadre des PPR Submersion marine. Dans l’analyse réalisée par le site, les protections côtières (naturelles et artificielles) sont considérées comme transparentes à l’écoulement : ces zones, situées sous le niveau marin considéré, ne peuvent en effet pas être considérées comme à l’abri des submersions marines, suivant les processus considérés (franchissements par paquets de mer, défaillance des protections…).

Aperçu sur un profil de la cartographie « statique » réalisée par le site: les surfaces affichées en rouge (couche affichée sur le site) sont situées sous le niveau marin considéré (ici exprimé par rapport aux plus hautes mers astronomiques (PHMA))

Les calculs et la visualisation sont disponibles à une résolution de 25 m sur de grandes emprises (échelles inférieures à 1/20 000ème) et à une résolution de 1 m ou 5 m en zoomant (échelles entre 1/20 000ème et 1/1 000ème).

Limites de l’approche

Limites liées à la méthode :

- Projection « statique » du niveau marin sur la topographie sans considérations sur la dynamique des phénomènes :

• Dans la réalité, l’évolution du niveau marin suit une certaine chronologie, imposée essentiellement par la marée et la surcote.

• Lors de tempêtes, la durée du débordement est limitée dans le temps, et le volume d’eau susceptible de se déverser à terre n’est donc pas infini. Ceci peut conduire à une surestimation significative des zones potentiellement submersibles (d’autant plus importante que les zones basses sont étendues).

• La prise en compte de la dynamique des phénomènes et des processus nécessiterait une modélisation dynamique de la submersion marine, des changements morphologiques du littoral et des interventions anthropiques, qui ne peuvent à l’heure actuelle être réalisées à l’échelle du territoire métropolitain.

- Pas de prise en compte des franchissements par paquets de mer : 

• La prise en compte des franchissements nécessite d’une part la caractérisation des vagues au large en relation avec les niveaux d’eau considérés, et d’autre part l’utilisation soit de modèles numériques complexes soit de formules empiriques couplées par ailleurs à un modèle hydrodynamique ;

• Une telle approche ne peut à l’heure actuelle être mise en œuvre de manière automatique à l’échelle de la région.

- Pas de prise en compte des rivières :  

• Les débits des rivières peuvent être perturbés par une élévation du niveau de la mer au niveau de l’estuaire, ce qui peut conduire à des débordements de la rivière dans l’estuaire, voire en amont ;

• La prise en compte de ces phénomènes nécessiterait un certain nombre d’hypothèses sur les débits amont des rivières, la connaissance de leurs bathymétries et la modélisation dynamique de l’interaction rivière-niveau marin, ce qui ne peut à l’heure actuelle être réalisé à l’échelle de la région.

Limites liées aux données :

Les données topographiques utilisées par le site proviennent du RGE-ALTI (©IGN) et n’ont pas subi de traitements spécifiques, ce qui peut conduire à un certain nombre de limites :

- Ouvrages de protection lors d’une dégradation de l’échelle :

• Lors de la visualisation des cartes sur de grandes emprises (échelles inférieures à 1/20 000ème), le site utilise un MNT dégradé à une résolution de 25 m ; il est alors possible que certaines protections (naturelles ou artificielles) de largeur limitée n’apparaissent pas ou de manière dégradée sur les cartes, du fait de la résolution ;

• Un contrôle à un zoom plus fin permet alors de mieux comprendre la configuration du secteur et la présence éventuelle d’une protection, qui n’est pas toujours visible dans le modèle numérique de terrain ou les images aériennes ;

• Le fait que le site considère les ouvrages comme transparents limite toutefois les conséquences de cette limite.

- Les connexions hydrauliques :

• L’expérience montre que la présence de connexions hydrauliques (par exemple réseau d’eaux pluviales, buses sous des remblais routiers ou ferroviaires…) peut conditionner significativement la répartition de l’inondation lors d’une submersion marine, notamment dans les zones de marais aménagés ;

• La présence éventuelle de connexions hydrauliques qui pourraient relier le domaine marin à une zone basse, ou deux zones basses entre elles, ne peut être détectée sur la seule base de la topographie par le site ;

• Le fait que le site considère les ouvrages et protections comme transparents limite toutefois la majeure partie des conséquences de cette limite ;

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  A noter toutefois que les ouvrages d’art franchissant les rivières sont normalement effacés par l’IGN lors de la réalisation des MNT RGE-ALTI (©IGN).

- Défauts éventuels dans la topographie :

• Le MNT du RGE-ALTI (©IGN) a fait l’objet d’un certain nombre de traitements semi-automatiques par l’IGN pour aboutir à un produit fini ; ainsi, par exemple, les bâtiments et la végétation ont été effacés, ou encore les surfaces en eau (qui ne peuvent être levées par LiDAR topographique) ont été traitées ;

• Dans certains secteurs, ces traitements aboutissent à représenter une zone par l’interpolation des données disponibles sur ses contours ; si cela est généralement assez représentatif de la réalité (cas des bâtiments par exemple), des artefacts peuvent subsister localement (par exemple le MNT dans une rivière n’est pas représentatif de sa bathymétrie mais de ses rives ; c’est également le cas de très nombreux marais maritimes), se traduisant par des formes géométriques sans réalité physique ;

• Les zones problématiques correspondant généralement à des zones très basses et déjà en eau, l’impact devrait rester limité (voire invisible) dans le site, sauf en remontant en amont des vallées et pour quelques cas limites.

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Références

Tellez-Arenas, A., Quique, R., Boulahya, F., Le Cozannet, G., Paris, F., Le Roy, S., Dupros, F. and Robida, F., (2018). Scalable Interactive Platform for Geographic Evaluation of Sea-Level Rise Impact Combining High-Performance Computing and WebGIS Client. In Communicating Climate Change Information for Decision-Making (pp. 163-175). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-74669-2_12