LA GESTION DU TRAIT DE COTE (3/3) Survey. Les modèles de submersion marine

SOMMAIRE

1. _{^{CHRONIQUES DES TEMPÊTES (1/2) Quelques leçons tirées de la tempête Xynthia}}
2. _{^{CHRONIQUES DES TEMPÊTES (2/2) La tempête Alex, un an après}}
3. _{^{LA GESTION DU TRAIT DE CÔTE (1/3) Trait de côte et politiques de relocalisation}}
4. _{^{LA GESTION DU TRAIT DE CÔTE (2/3) Le trait de côte dans la baie de Somme. Défendre ou reculer ?}}
5. _{^{LA GESTION DU TRAIT DE CÔTE (3/3) Survey. Les modèles de submersion marine}}
6. _{^{L'EAU ET LA GOUVERNANCE (1/3) La lutte contre les inondations. Gemapi et Papi}}
7. _{^{L'EAU ET LA GOUVERNANCE (2/3) Les évaluations du dispositif Gemapi}}
8. _{^{L'EAU ET LA GOUVERNANCE (3/3) PAPI. Le cas de l’agglomération Cannes-Lérins}}
9. _{^{LES CONFLITS AUTOUR DE L'EAU EN AGRICULTURE (1/4) Gestion de l’eau et enjeux politiques}}
10. _{^{LES CONFLITS AUTOUR DE L'EAU EN AGRICULTURE (2/4) Le Conservatoire du Littoral. Le marais de Brouage}}
11. _{^{LES CONFLITS AUTOUR DE L'EAU EN AGRICULTURE (3/4) L’irrigation - Les conflits autour des "Bassines"}}
12. _{^{LES CONFLITS AUTOUR DE L'EAU EN AGRICULTURE (3/4) La Tour du Valat en Camargue}}
13. _{^{LES FINANCEMENTS (1/2) Les CatNat}}
14. _{^{LES FINANCEMENTS (2/2) Evaluation et propositions d’amélioration du système des CatNat}}
15. _{^{LA CULTURE DU RISQUE (1/2) Les dimensions de l’ignorance, de l’oubli et du déni}}
16. _{^{LA CULTURE DU RISQUE (2/2) Les mesures pratiques}}

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Pour ce troisième volet de « La gestion du trait de côte », nous nous rendons en Charente-Maritime pour aborder le sujet de l’adaptation des marais au changement climatique, et plus particulièrement de Survey, un outil de gestion de crise mis au point par l’UNIMA (Syndicat Union des Marais de la Charente Maritime). Grâce à Survey, l’UNIMA dispose de la capacité de modéliser les évènements liés aux phénomènes des tempêtes et des submersions, ainsi que leurs conséquences sur la côte. Cet outil théorique à visée appliquée a été construit sur la base de la coopération avec les acteurs membres du littoral, coopération déterminée par la catastrophe Xynthia qui a révélé les manques du dispositif existant.

Ce billet retrace l’entretien réalisé le 3 mars 2022 au siège de l’UNIMA avec son directeur-général, Christophe Chastaing et le responsable de Survey, Jean-François Breilh qui a réalisé sous la direction d’Eric Chaumillon  sa thèse de doctorat dont le sujet a porté sur les risques de submersion marine et la tempête Xynthia (voir CHRONIQUES DES TEMPÊTES (1/2) Quelques leçons tirées de la tempête Xynthia)

L'UNIMA, l’expert public des territoires d’eau

Christophe Chastaing, directeur-général de l’UNIMA :

« L’Unima a été fondée en 1953. Nous sommes 80 salariés, notamment un bureau d’études de 35 personnes ; des services administratifs et juridiques ainsi qu’une régie de travaux, notamment pour assurer l’entretien de canaux et de marais. Nous avons 250 adhérents qui représentent environ 70% du territoire charentais maritime (et nous fédérons une centaine d’association syndicales de propriétaires de marais qui font 100000 hectares de marais), auxquels nous apportons un soutien logistique en matière de connaissance technique des milieux et d’appui (technique, administratif, juridique, travaux, …).

Notre service du réseau permet la réalimentation de 30000 hectares de marais (dits de Rochefort) en soutien à l’étiage par une prise d’eau autorisée sur le fleuve Charente (on est sur le même modèle que ceux du sud-est de la France) : un opérateur prend de l’eau puis la redistribue aux différents acteurs qui conventionnent avec. A ce titre, nous sommes au contact des entités publiques mais aussi de leurs composantes, à savoir les propriétaires qui ont des activités dans l’agriculture, la chasse, le tourisme, la protection environnementale, etc.

Le code de l’environnement régit l’ensemble de nos comportements selon des priorités claires et admises par tous. Premier objectif, l’alimentation en eau potable : on alimente par l’eau tirée de la Charente la plus grosse usine de potabilisation de Charente-Maritime qui pompe dans nos canaux, la potabilise et la distribue. Objectif suivant, le maintien en état des lieux selon la logique de bon état écologique du domaine (objectifs de niveaux d’eau à respecter). Viennent ensuite les activités économiques : l’élevage, l’irrigation des terres autour du marais. Les irrigants se servent des canaux pour pomper et irriguer. Enfin, les usages de loisirs dont certains consomment beaucoup d’eau, à l’image de la chasse à la mare de tonne. »

Prévoir et prévenir les conséquences d'une submersion marine grâce à Survey

Jean-François Breilh, docteur en océanographie côtière, responsable du programme Survey 17 :

« Survey dérive directement de Xynthia dont la particularité a tenu au fait qu’elle a conjugué une surcote – la surcote est la différence entre le niveau lié à la marée astronomique et le niveau d’eau total observé – et une marée haute de grand coefficient. C’est cette conjonction qui a généré une submersion considérable. Les digues ont été surversées, du fait que le niveau marin était plus haut que celui des digues, et cela a induit l’envahissement des terres par l’eau de mer. Son ampleur a été telle qu’elle a envahi les zones de marais, et toutes les autres zones côtières de basses altitudes. Du coup, on a construit Survey qui est fondamentalement une aide à la décision. J’avais étudié Xynthia pendant ma thèse et j’avais utilisé des outils numériques permettant de modéliser ces phénomènes de surcotes et de submersions marines. Quand je suis arrivé ici, j’ai découvert les PAPI (Programme d’Actions de Prévention des Inondations - cf notre prochain billet " La lutte contre les inondations - GEMAPI et PAPI") et d’autres documents qui, eux, ne considéraient que Xynthia. Or, dans le cadre de ma thèse j’avais fait l’analyse de l’histoire des submersions marines, et notamment celle de la tempête Martin en 1999 où il y avait eu une forte submersion et plus loin dans le 20^e siècle, d’autres types de tempêtes.

Donc en analysant Xynthia qui était très particulière, on s’apercevait qu’il y avait une forte variabilité des niveaux d’eau maximaux atteints au sein des Pertuis Charentais[1]. On protégeait la partie sud, mais au Sud, ce qui s’était passé était justement d’une ampleur moindre que lors de Martin en 1999, c’est pourquoi il aurait fallu considérer tous les évènements. Or chaque tempête génère des niveaux d’eau qui ont des traits caractéristiques. La conclusion s’imposait qu’il fallait analyser d’autres types de tempêtes avec pour objectif la création d’un atlas des tempêtes.

Si l’on observe le cas de Xynthia, on constate que la dépression est arrivée du Sud-ouest et se déplaçait vers le Nord-est ; cette dépression s’est creusée dans le Golfe de Gascogne générant des vagues très resserrées. Martin, elle, venait du Nord-ouest avec des vagues très hautes et très espacées les unes des autres. Une des premières motivations de Survey était donc d’analyser l’impact d’autres tempêtes. Nous nous sommes fondés sur les tempêtes historiques majeures en prenant en compte la direction de la dépression, celle du vent, le type de vagues, etc. Cela nous a permis d’extraire des paramètres comme la vitesse et la direction du vent, la pression atmosphérique, les caractéristiques des vagues, la marée, etc. Et sur cette base, avec tous ces éléments, l’on a composé les tempêtes théoriques pour l’atlas en opérant en deux étapes, la première théorique, la seconde de validation.»

Première étape Les tempêtes théoriques

« Ce qu’il faut savoir, c’est que si la surcote générée par une très forte tempête, voir un cyclone, arrive sur une marée basse rien ne se passera en termes de submersion ; il y aura bien sûr les dégâts liés à la force du vent et à la pluie. Ce qui est important et décisif dans la submersion, c’est le phasage entre la marée et la surcote. Tout l’enjeu de la prévision de la submersion concerne l’intensité de la surcote et le phasage entre marée et surcote. De là, on a élaboré les modèles en se fondant sur des niveaux de tempêtes (petites ou grandes) avec des petites ou grandes marées, donc des petites ou des grandes surcotes. On a d’abord fait le maillage du fond de la mer et de la surface terrestre, et au sein de ce maillage on a établi des écoulements pour simuler les mouvements d’eau au sein d’un territoire. C’est sur cette base, que l’on a construit des tempêtes théoriques.

Ensuite, on a validé ce modèle hydrodynamique pour vérifier son fonctionnement et cela à partir de deux séries de données. La première est tirée de celles que Xynthia et Martin ont pu nous indiquer touchant la hauteur en mer et la submersion, puisque pour les autres tempêtes on ne disposait pas de marégraphes et donc pas des données pertinentes. Les données de la seconde série, ce sont les territoires partenaires qui nous les ont fournies, à l’instar de la propagation de la submersion, la présence de canaux, l’aptitude des digues à résister, etc. Une fois ces données en main, on a essayé de modéliser ce qui n’avait pas existé, et cela a donné nos 96 tempêtes théoriques. Nos techniciens sont allés sur le terrain pour opérer les mesures nécessaires et on les a modélisées, tout cela afin de préparer les décideurs sur le terrain à la prévention du risque, et à la prise de décision.

© Survey - UNIMA

A la différence de Météo France et du SHOM (service hydrographique et océanographique de la Marine), on n’a pas l’ambition de travailler à l’échelle du territoire tout entier car notre outil a été dimensionné pour l’échelle locale du littoral charentais. Néanmoins ces organismes nationaux voulaient savoir ce que l’on apportait. Une fois que ce point était clarifié, l’Etat s’est engagé sur un financement à hauteur de 50% de la première tranche.

Il fallait ensuite que les gens s’en servent ; et c’est là qu’on a monté un site internet pour les usagers de l’outil Survey qui permet de voir les 96 tempêtes théoriques et de les mettre en comparaison avec ce qui s’est passé avec Xynthia et Martin. C’était le premier volet du projet : Une fois faite la modélisation de tempêtes théoriques notamment soutenue financièrement par l’Etat et le Département de la Charente-Maritime, on est passé à la seconde étape.»

Seconde étape. Le volet opérationnel

« Cette deuxième partie, opérationnelle cette fois, a été financée non plus par l’Etat mais par les usagers de l’outil (Département et EPI littoraux). Elle a consisté à injecter les données météorologiques des tempêtes issues des prévisions de Météo-France – donc existantes – dans notre modèle pour disposer des prévisions sur l’impact possible de la tempête avant son arrivée. On a donc construit une plate-forme qui est une cartographie disposant d’un vaste panneau intitulé « critères » qui permet de naviguer sur les trois niveaux : le théorique, le réel, et l’anticipé.

On choisit, par exemple, une tempête dont la surcote arrive sur une marée haute de coefficient 100 ainsi que les différents éléments caractérisant la tempête, à savoir la direction du vent et sa vitesse mais aussi la pression atmosphérique et encore d’autres facteurs. Les effets obtenus sont traduits par différentes couleurs qui permettent ainsi de voir les zones qui sont impactées par des niveaux d’eau plus hauts que d’autres. L’on peut ainsi saisir quels sont les secteurs les plus touchés par le phénomène (voir la photo ci-dessous).

© Survey - UNIMA

On peut ajouter la submersion marine, et tout ce qui apparaît alors sur l’écran avec la couleur bleue, c’est ce qui apparait si la tempête avait lieu. Donc on peut voir jusqu’où elle s’étend et les territoires ainsi affectés. On voit même la hauteur des vagues. Toutes ces données, on les a regroupées sous le vocable « l’aléa au trait de côte ». Il prend différentes couleurs en fonction du franchissement de la mer qui peut être affecté par la présence – ou pas – de falaises ou le niveau marin qui, lui, peut être au-dessus de la digue et dans ce cas, on aura les submersions.

Finalement, quel est l’intérêt de comparer les tempêtes théoriques ? Il tient notamment aux variations des différences de données qui permettent de saisir l’impact sur la distribution de la surcote dans les Pertuis Charentais. Prenons la direction du vent : selon qu’il vient du Sud-ouest, de l’Ouest ou du Nord-ouest, les niveaux d’eau seront très différents. On peut reproduire l’expérience avec les variations de vitesse. C’est là tout l’intérêt de l’atlas : selon les paramètres de la tempête, on peut anticiper l’intensité et la sectoriser.

Maintenant, qu’est-ce qu’on ne sait pas ? C’est si la tempête va arriver à l’heure à laquelle on pense, car une heure de retard se traduit par un impact différent. Si l’on n’a pas tous les entrants, on génère de l’incertitude sur la conduite à tenir, et notre question est de savoir comment distribuer cette incertitude et la réduire au maximum. C’est la raison pour laquelle il nous faut absolument des retours d’expérience pour qu’on puisse les reproduire. C’est notre meilleure épreuve de validation. Donc ce que l’on ignore, c’est ce sur quoi les acteurs sur le terrain sont incapables de nous renseigner :  par exemple, la taille des vagues devant les digues lors de Xynthia. Cette hauteur de vagues, on ne l’a pas sur la côte, mais seulement au large d’Oléron. On sait que le modèle donne les bonnes vagues à cet endroit, mais ailleurs on ne sait pas, en dépit de nos quatre marégraphes placés sur le littoral. Ce qui nous manque pour aller plus loin dans la fiabilisation de la modélisation, ce sont des mesures des vagues à la côte.

La valeur ajoutée de Survey : ce qui se joue à l’interface terre-mer, puis à terre. Notre valeur, c’est la connaissance des micro-éléments du trait de côte, à l’instar des niveaux de zone des marais. Par exemple, si une submersion s’étend sur un marais gorgé d’eau, l’emprise sera très forte dans la période post-submersion. Or, c’est cela que l’on arrive à connaître en travaillant avec les territoires. C’est notre plus-value et ce qui définit Survey : notre précision tient notamment à la coopération avec les territoires, et c’est pour cela aussi que la méthodologie prend tant de place dans l’élaboration de nos interventions ; une méthodologie complexe pour une qualité de résultats.»