Prévention des risques

Etudes, analyses et simulations des submersions marines en Nord-Pas-de-Calais

, par Christophe Vilain, Elodie Gondran

L’objectif de la démarche est de simuler le phénomène de submersion marine sur le littoral de la côté d’opale, aujourd’hui et à l’horizon 2100, en intégrant l’impact du changement climatique.
La cartographie des phénomènes de submersion marine sur le littoral nécessite de nombreuses études préalables.
L’ensemble des travaux est restitué dans cet article.

L’inondation causée par la mer du Nord la nuit du 31 janvier au 1er février 1953 reste dans les mémoires. Cette tempête d’une rare violence a causé un rehaussement exceptionnel du niveau de la mer au nord du détroit de Calais, où les conséquences humaines et matérielles furent désastreuses :

  • destruction des digues le long de la côte néerlandaise,à l’est de l’Angleterre, dans les Flandres françaises et belges.
  • plus de 3000 morts aux Pays Bas et en Grande Bretagne,
  • 200 000 personnes évacuées,160 000 hectares de terres inondées, de nombreux bâtiments détruits ou endommagés.

Plus récemment, les événements dramatiques survenus dans la nuit du 27 au 28 février 2010 lors du passage de la tempête Xynthia, qui a provoqué 53 décès et causé plus de 2,5 milliards d’euros de dommages, ont rappelé la violence des phénomènes qui pouvaient s’abattre sur notre littoral.

Le Nord-Pas-de-Calais, qui comprend une importante zone de terres situées en-dessous du niveau de la mer et une zone littorale marquée par l’érosion, est directement concerné par ces risques littoraux de submersion marine et d’érosion littorale, aggravés par l’élévation du niveau de la mer due au changement climatique.

extrait du rapport submersion-marine affinée C’est dans ce contexte que la DREAL Nord Pas-de-Calais engage la réalisation d’un programme d’actions ambitieux, avec l’assistance du CETMEF (centre d’études techniques maritimes et fluviales), et en associant un comité de pilotage regroupant les principaux acteurs institutionnels concernés.
L’objectif vise à caractériser l’aléa de submersion marine en intégrant les conséquences du changement climatique sur les zones littorales et arrière-littorales du Nord – Pas de Calais.


Une étude en plusieurs étapes :

Synthèse Bibliographique des connaissances sur le sujet :
Une synthèse bibliographique a tout d’abord permis de rassembler la connaissance déjà disponible dans la région et de donner des exemples d’initiatives européennes (notamment aux Pays-Bas) sur la gestion de ces risques et sur l’impact attendu du changement climatique.

Recensement et inspection des ouvrages de défenses :
31 sites comprenant plusieurs centaines d’ouvrages de défense contre la mer ont été inspectés grâce à une méthode d’évaluation simplifiée (Visite Simplifiée Comparée). Il ressort de cette inspection que près de 90 % des ouvrages naturels (dunes) et 25 % des digues sont en mauvais état et nécessitent une intervention à court terme voire en urgence. Les résultats de ces inspections sont disponibles sur le site de la Direction départementale des territoires et de la mer du Pas-de-Calais.

Relevé fin de la topographie littorale :
La connaissance topographique du littoral et des zones basses (polder des wateringues et marais Audomarois) a été affinée grâce des mesures aériennes par procédé laser (LIDAR). La précision obtenue désormais est de l’ordre de +/- 10 cm en altitude. Ces levers sont disponibles auprès de la Direction départementale des territoires et de la mer du Nord.
Méthode d’acquisition de données topographiques par procédé LIDAR

Sur la base de ces résultats, une étude a été commandée par la DREAL auprès du bureau d’étude DHI (Danish Hydraulic Institute) pour caractériser l’aléa submersion marine. Un travail important de recherche des événements historiques de tempêtes a été réalisé dans un premier temps. Ce rapport comporte ainsi une fiche descriptive pour chaque évènement recensé (parfois depuis le Moyen-Age).

En croisant les conclusions de cette analyse historique avec l’analyse de l’état des ouvrages par la méthode VSC et avec les données topographiques de haute précision, les sites sensibles à la submersion marine ont été identifiés.

Veuillez cliquer sur l’image pour l’agrandir :
Arbre des décisions (à l’origine de l’identification des sites)

Des modélisations ont ensuite permis de cerner l’ampleur d’inondations pour différents scénarios de tempêtes avec une prise en compte du changement climatique actuel et à l’horizon 2100.

Les principales étapes :

  • Dans un premier temps, l’étude porte sur les grands mécanismes à l’échelle de la région Nord Pas-de-Calais et permet d’avoir une vision d’ensemble des paramètres entrant en jeu dans les processus naturels et anthropiques affectant le littoral. Sur la base de la bibliographie des documents existants, il s’agit d’élaborer la carte des phénomènes naturels et de recenser les événements de tempête et leurs conséquences sur le trait de côte (ruptures d’ouvrages, inondations, dégâts).
  • Dans un second temps, une démarche scientifique rigoureuse et efficace est mise en place pour modéliser et caractériser l’aléa submersion marine tenant compte du changement climatique actuel et à l’horizon 2100 avec les paramètres de hauteur d’eau et de vitesses d’écoulement.

La submersion marine se différencie des inondations de plaine par le caractère brutal du phénomène. Cette méthodologie requiert l’utilisation de modèles numériques puissants, intégrant notamment la propagation de la houle et le calcul des champs d’inondations. Elle suppose une très bonne connaissance scientifique des phénomènes mis en jeu et des méthodes de calcul associées (surcote de déferlement par exemple).

La version finale de l’étude régionale sur la submersion marine résulte de nombreuses étapes d’échanges et de perfectionnement :

  1. Premiers résultats produits en août 2010 et première concertation avec les élus en octobre 2010 ;
  2. Deuxième concertation en juin 2011 (avec Porter à connaissance et publication sur internet), et recueil des réactions jusqu’en octobre 2011 ;
  3. Rapport provisoire DHI de la phase 2 remis en octobre 2011 ;
  4. A la demande des élus, des réunions de concertation complémentaires ont été réalisées avec certaines collectivités (Oye-plage, Wimereux...).

Un certain nombre de remarques ont été émises lors de cette concertation, et il a été décidé au printemps 2012 de reprendre ou d’affiner certaines hypothèses de la modélisation. Ces remarques ont porté notamment sur les hypothèses de niveaux marins (en particulier surcote de déferlement ou « set-up ») et les données topographiques utilisées.

Pour en savoir plus,consultez l’article : Submersion marine - Définitions essentielles

Depuis le 4ème rapport du GIEC (groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat), paru en 2007, le doute n’est plus permis quant à la réalité du réchauffement climatique. La température moyenne en France s’est élevée de +1°C depuis 1900, et les modèles scientifiques prévoient une augmentation moyenne de 0.3 à 4.8° d’ici 2100 (d’après le 5ème rapport du GIEC) en moyenne sur le globe. . Cette augmentation de température va entraîner une dilatation des océans et probablement amorcer la fonte des glaciers et calottes polaires : le niveau de la mer va ainsi monter progressivement dans les décennies à venir.

Le GIEC estime que le niveau moyen des mers et océans pourrait s’élever de 26 cm à 1m d’ici à la fin du siècle, en prenant en compte notamment la fonte accélérée des calottes polaires et la dilatation thermique de l’eau.

Dans le cadre du programme d’études sur la submersion marine, le CETMEF a apporté un éclairage régional (voir le rapports et les conclusions du CETMEF en lien au bas de l’article) sur les conclusions du GIEC. Il en ressort les principales conclusions suivantes :

  • L’augmentation des températures est plus importante en France qu’à l’échelle mondiale,
  • Le niveau moyen de la mer présente non seulement une valeur à la hausse sur les stations de mesure de niveau de la mer (marégraphe) du Nord Pas de Calais (entre +0,6 mm et +1,7 mm/an).
  • L’intensité et la durée des surcotes maximales annuelles régionales sont en augmentation.

A la lumière de ces conclusions et suivant le plan national d’adaptation au changement climatique et le SRCAE, une circulaire précisant les modalités de prise en compte de ce changement concernant l‌’élaboration des plans de prévention des risques littoraux (aléa de submersions marines) a été éditée en juillet 2011.

En parallèle de l’étude sur la caractérisation et la modélisation de l’aléa submersion marine en région Nord Pas-de-Calais, le bureau d’études DHI a réalisé une étude de l’évolution du trait de côte de la région.

L’évolution du trait de côte de l’ensemble de la côte du Nord – Pas de Calais est examinée, en l’absence de toute intervention anthropique nouvelle, à une échéance 100 ans, définie ici comme correspondant au long terme.

L’approche utilisée pour déterminer l’évolution du trait de côte du Nord Pas-de-Calais est l’approche historique, qui consiste en une analyse diachronique de documents cartographiques (photographies aériennes et images satellites) à différentes dates.

Les traits de côte disponibles sont les suivants :

  • 1930 : trait de côte digitalisé par DHI à partir des photos aériennes 1930-1932 ortho rectifiées
  • 1947 : trait de côte du CETE (Centre d’Études Techniques de l’Équipement) Nord - Picardie
  • 1966 : trait de côte traité par DHI à partir d’image satellite US Spy image
  • 1984 : trait de côte traité par DHI à partir d’image satellite Landsat TM
  • 1995 : trait de côte traité par DHI à partir d’image satellite SPOT
  • 2000 : trait de côte traité par DHI à partir de photos aériennes géoréférencées
  • 2006 : trait de côte traité par DHI à partir de photos aériennes géoréférencées

Les positions de ces différents traits de côtes sont comparées entre elles afin d’appréhender la dynamique du littoral.

La méthodologie utilisée dans le cadre de cette étude est la méthode des points extrêmes, qui consiste à diviser la distance entre la position du trait de côte entre deux dates extrêmes, en l’occurrence entre 1930 et 2006 (trait de côte le plus ancien et le trait de côte de plus récent disponible), afin de s’absoudre des variations saisonnières. On en déduit ainsi une vitesse d’évolution du trait de côte. Cette évolution est ensuite projetée à 100 ans.

L’attention des lecteurs est attirée sur l’importance de la définition de la vitesse d’évolution du trait de côte considérée : la méthodologie choisie permet de mettre en évidence des tendances de fond. La vitesse d’évolution du trait de côte peut varier si l’on considère une évolution saisonnière, annuelle ou pluri-annuelle.


Accéder à l’étude DHI "Détermination de l‌’aléa de submersion marine intégrant les conséquences du changement climatique en région Nord – Pas-de-Calais"



Accéder aux documents présentés lors des réunions de concertation sur les résultats de l’étude de submersion marine

Accéder à la carte interactive des risques en Nord-Pas-de-Calais


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