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Changement climatique - érosion, accrétion du littoral

De Wikhydro
Etudes&Documents n°55.jpg

Cette page fait partie de l'ouvrage intitulé "Impacts à long terme du changement climatique sur le littoral métropolitain" édité sous le numéro 55 d'octobre 2011 dans la collection "Etudes et ducuments" du Commissariat Général au Développement Durable du ministère en charge du Développement durable. Le sommaire et la présentation de l'ouvrage sont disponibles sur WIKHYDRO.



Sommaire

Ce que l’on constate actuellement

Définition

L’érosion est définie comme un gain d’espace de la mer sur la terre et l’accrétion comme un gain de la terre sur la mer, s’observant sur des périodes suffisamment longues [33].
Les mouvements du trait de côte Le littoral est un système dynamique dont la morphologie évolue à différentes échelles temporelles et spatiales [14]. Il a beaucoup évolué au cours des temps historiques, en réponse à la disponibilité sédimentaire, à l’influence des tempêtes, des vagues, des courants, du niveau marin relatif sur certains sites et aussi des activités anthropiques. Ces mouvements sont tout particulièrement importants dans les zones basses telles que les zones deltaïques, les plages de sable ou de galets, les marais côtiers et certaines falaises (meubles ou composées de roches tendres telles que la craie).

Les évolutions de l’érosion et de l’accrétion dans le monde, en Europe et en France

D’une manière générale, les côtes mondiales subissent actuellement des phénomènes érosifs. En particulier, 70 % des plages seraient en érosion, contre seulement 10% en accrétion [34]. L’état des côtes de l’Union Européenne (Étudié dans le cadre du projet Eurovision [33]) montre que 20 % des côtes sont en érosion pour toute l’Union ce qui représente au total 15 km2 de territoires littoraux perdus chaque année.
Pour la France (données sur la métropole et la Corse) l’érosion touche plus de 27 % des côtes. Elle se répartit différemment selon les milieux : 41,4 % des plages, 23 % des côtes rocheuses et 11,8 % des littoraux vaseux. A contrario, près de la moitié des littoraux vaseux sont en engraissement ainsi que 10 % des plages.
La part du littoral naturel en recul est très variable sur le littoral métropolitain. Elle est faible (inférieure à 10 %) en Corse et en Ile et -Vilaine. Elle est par contre très forte -supérieure à 70 %- dans le Pas de Calais, en Seine Maritime, dans le Calvados et dans le Gard.
En Aquitaine, les zones en recul représentaient, sur le littoral sableux, 51 % du linéaire côtier pour la période 1825-1966, et 70 % du linéaire entre 1966 et 1988. Les zones de recul les plus importantes depuis les relevés de 1825 laissent apparaître des reculs pouvant atteindre, sur cent cinquante ans, entre 100 et 150 mètres.
La côte rocheuse basque connaît une multiplication des risques due à l’addition de l’érosion marine aux problèmes géologiques des falaises constituées de roches friables, altérées et largement fragilisées par les infiltrations d’eau, accentuées par l’urbanisation importante [4].

Tableau 2 : Tendances d'évolutions observées pour chacune des grandes classes morphosédimentologiques du littoral de France métropolitaine et de Corse
Tendances / Morphosédimentologie Côtes rocheuses
Plages
Rivages limono sableux
Engraissement NS 34 km 10,4 % 232 km 48,6 % 119 km
Stabilité 64,4 % 1216 km 45,8 % 1022 km 35,1 % 86 km
  Erosion 23 % 436 km 41,4% 924 km 11,8 % 29 km
Pas de données 10,6 % 200 km 2,3 % 52 km 4,5 % 11 km
Total 100 % 1886 km 100 % 2230 km 100 % 245 km


Plages sableuses ou à galets

Les tendances d’évolution ne sont pas constantes dans le temps et peuvent même parfois s’inverser. La côte aquitaine montre en moyenne un recul 1 à 3 m/an depuis 1825 avec une augmentation des zones en recul dans les 40 dernières années : les zones en recul qui concernaient50%de la côte entre 1825 et 1996 concernaient 70 % de la côte pour la période de 1966 à 1996 ( Données observatoire de la côte aquitaine ; www.littoral.aquitaine.fr.). Elles sont également très variables dans l’espace : dans l’Hérault, la plage de l’Espiguette est en accrétion avec une avancée de la flèche sableuse de 2 à 3 m/an alors qu’à l’inverse à quelques km à l’ouest la plage subit une érosion de 1 à 3 m/an.

Marais côtiers

Les marais côtiers sont aujourd’hui généralement en accrétion. C’est le cas en France par exemple pour la Baie du Mont St Michel, le marais Poitevin ou Charentais. Ceci s’explique par la sédimentation verticale et latérale très rapide dont ils sont le siège. Cette sédimentation est d’origine minérale (limons et argile) et végétale (débris végétaux). Contrairement au cas des sédiments grossiers qui sont généralement en déficit, ces sédiments fins sont actuellement abondants [25].

Côtes rocheuses

L’érosion des côtes rocheuses se produit sous l’action conjointe de facteurs terrestres et marins.

Facteurs terrestres

Toutes les falaises s’érodent sous l’action de facteurs hydrométéorologiques tels que les précipitations, les cycles geldégel, ou sous l’action de processus hydrogéologiques et géomécaniques (ex. présence de nappes).

Facteurs marins

Le taux d’érosion des falaises est pour l’essentiel fonction de leur nature géologique et de leurs caractéristiques géo-mécaniques, l’action de la houle étant un facteur aggravant. À titre d’exemple, les falaises de craie de Haute Normandie présentent des valeurs de recul de 20 cm à 1 m/an [32]. Le processus n’est pas continu mais se produit par à coups sous forme d’effondrements pouvant provoquer des reculs importants en un seul évènement (7 m enregistrés à Criel sur Mer).

Pour résumer

L’érosion des littoraux qui est généralement constatée aujourd’hui est liée en premier lieu à une pénurie de sédiments et à la perturbation de leur transport [25]. Dans ce contexte, les tempêtes, les vagues, les courants et la hausse relative du niveau marin sur certains sites favorisent l’érosion. En outre, les activités humaines (agriculture, aménagement des fleuves et des littoraux) ont une incidence de plus en plus importance importante sur le trait de côte.

Vulnérabilité des zones côtières à l’érosion

Le Projet européen EUROSION (2002 – 2004) a réalisé une évaluation cartographique de la vulnérabilité des côtes européennes au risque d’érosion a permis de prendre conscience de l’ampleur du problème : plus de 30 % des côtes sableuses sont en érosion et depuis 1986, le «bétonnage» des côtes a progressé de 934 km dans l’Europe des 12.
Les zones urbanisées (tissu urbain, zones industrielles et commerciales, ports et voies de communication) représentent 23 % des terres situées à moins de 250 m des côtes en recul, soit près de 10 000 ha.
Les milieux naturels, surfaces en eau et zones humides occupent plus de 50 % des terres situées à moins de 250 m des côtes en recul.
En Aquitaine, les zones en recul représentaient, sur le littoral sableux, 51 % du linéaire côtier pour la période 1825-1966, et 70 % du linéaire entre 1966 et 1988. Les zones de recul les plus importantes depuis les relevés de 1825 laissent apparaître des reculs pouvant atteindre, sur cent cinquante ans, entre 100 et 150 mètres. La côte rocheuse basque connaît une multiplication des risques due à l’addition de l’érosion marine aux problèmes géologiques des falaises constituées de roches friables, altérées et largement fragilisées par les infiltrations d’eau, accentuées par l’urbanisation importante [4].
Dans un contexte où les zones côtières sont de plus en plus attractives et aménagées, la vulnérabilité des zones côtières aux risques côtiers s’est considérablement aggravée depuis le début du 20e siècle. Aujourd’hui, Un quart de la population mondiale vivrait à moins de 100 km d’une côte et en dessous de 100m d’altitude. En Europe, entre 1986 et 2003, des aménagements (habitations, tourisme, etc.) auraient ont été construits sur environs 950 km de côtes auparavant non bâties. En 50 ans en Europe, la population établie dans les municipalités côtières a plus que doublé pour atteindre 70 millions d’habitants en 2001. Cette tendance perdure en raison de l’attractivité des zones côtières. Cela se traduit par des coûts de plus en plus importants visant à maintenir le trait de côte dans son état actuel : en Europe entre 1986 et 2001, les dépenses publiques consacrées à la défense contre la submersion et l’érosion ont
progressé de 30 % pour atteindre 3.2 milliards d’Euros en 2001.

Limites des connaissances

L’impact de l’élévation du niveau marin sur l’érosion des côtes est mal connu : la loi de Bruun [33] utilise des paramètres géométriques d’une section de plage pour prédire son retrait en cas d’élévation du niveau marin. Bien que largement utilisée, cette loi ne peut s’appliquer dans la plupart des cas réels [34], à tel point que son auteur lui-même a dû repréciser ses conditions d’application [35] et [36]. Pour certains auteurs [37], les modélisations mathématiques de l’érosion ne peuvent répondre à la question de l’impact de l’élévation du niveau marin sur le trait de côte. Cette opinion n’est pas partagée par d’autres  communautés scientifiques issues de la modélisation [38] pour qui la recherche dans ce domaine demeure pertinente.
Les connaissances sur l’érosion/accrétion des côtes dans un contexte de changement climatique sont faibles et nécessitent des efforts de recherche afin de pouvoir mettre en place les possibles évolutions en fonction des scénarii climatiques. Les phénomènes érosion/accrétion et de submersion sont liés et nécessitent d’être étudiés conjointement pour avoir une appréciation réaliste de l’évolution du littoral dans un contexte de changement climatique.

Ce qui pourrait se passer

Les impacts du changement climatique

Le changement climatique engendre une élévation du niveau marin qui se poursuivra au 21e siècle (voir fiche 2 Élévation du niveau moyen de la mer).
Cependant, les modifications des régimes de vagues pourraient avoir un impact important sur certains bassins tels que l’Atlantique Nord (39) (cf. fiche 2 Modification des vagues à la côte).

Les impacts possibles en France

Le Conservatoire du Littoral a lancé en 2002 [5] une analyse prévisionnelle de la submersion et de l’évolution du trait de côte (érosion /engraissement) sur la base d’une remontée du niveau
moyen de la mer de 44 cm (valeur la plus probable) en 2100).
Cette étude a déjà démontré plusieurs faits : des gains de terrains sont attendus dans les baies comme à Audierne ; les terrains de la façade Nord-Pas-de-Calais semblent être les plus exposés aux phénomènes d’érosion ; en Aquitaine, la plage de l’Amélie pourrait perdre 76 % de sa surface et celle de la dune du Pyla plus de 80 %.

Effets sur les plages : une érosion accélérée

Le changement climatique engendrera une accélération conséquente de l’érosion des plages (en tout cas de celles déjà soumises à ce problème) tandis que leur reconstruction naturelle entre les tempêtes sera freinée. Autre conséquence possible : une modification de la circulation sédimentaire et des courants littoraux pouvant priver les plages de leur alimentation régulière en sédiments.
Les secteurs soumis à un grand marnage sont particulièrement vulnérables du fait de la conjugaison possible de grandes marées et de tempêtes. L’impact des vagues et de la surcote aurait alors un effet bien plus dévastateur. Localement et de façon actuellement imprévisible, les barres d’avant-côte [3], les dunes bordières ou les ouvrages de défense pourraient ne plus suffire à contenir les assauts de la mer. Les plages seront alors soumises à des aléas locaux d’inondation avec, en outre, une possibilité d’ensablement de l’arrière-côte due aux vents transportant le sable des plages vers l’intérieur des terres.
Ce sera particulièrement le cas pour les dunes sans végétation. Dans le monde, 70 % des plages seraient en érosion contre 20 % stables et 10 % en accrétion [34]. Avec le changement climatique, on doit s’attendre à ce que cette situation s’aggrave.
L’équilibre d’une plage est lié à la disponibilité des sédiments, à des pressions telles que l’élévation du niveau marin et à des forçages tels que les tempêtes, les vagues et les courants. L’aspect du changement climatique qui cause le plus d’inquiétude est la hausse du niveau marin.
Dans le voisinage de nombreuses embouchures de fleuves, la baisse des apports de sédiments grossiers liée à leur aménagement, constitue un facteur aggravant de l’érosion des plages.

Effets sur les côtes rocheuses

Facteurs terrestres

Dans le nord de la France où une augmentation de précipitations est attendue d’après les modèles de Météo-France, cela pourra induire une augmentation des éboulements et des effondrement.

Facteurs marins

L’impact de l’élévation du niveau de la mer sera négligeable sur les côtes de roches dures comme les côtes granitiques en Bretagne toutefois les plages de poche situées fréquemment en pied de ces falaises auront tendance à se réduire voire à disparaître.
Pour ce qui concerne les côtes de roches tendres ou meubles, l’élévation du niveau de la mer aura les conséquences suivantes :
– lorsque la falaise est directement en contact avec la mer à marée haute, l’érosion liée aux vagues La présence d’un platier rocheux jouera un peu moins son rôle de brise lames naturel et de protection de la falaise vis-à-vis de l’agression des vagues.
– dans le cas de falaises protégées actuellement par une plage de sable ou de galets, ces plages seront érodées voire pourront disparaître. La falaise sera alors moins protégée de l’action mécanique des vagues notamment lors de tempêtes.
Ce sont plutôt des études locales de vulnérabilité de telle ou telle falaise qui peuvent renseigner quant à sa vulnérabilité face à une élévation du niveau marin : le changement climatique aurait de manière es effets contradictoires: précipitations plus fréquentes, augmentation de la hauteur des vagues et élévation du niveau marin allant en faveur de l’érosion, cycles gel/dégel moins fréquents allant dans le sens d’une stabilisation.
L’influence des facteurs climatiques sur la stabilité des falaises dans la variabilité climatique actuelle est insuffisamment connue pour conclure sur cet aspect.

Effets sur les marais côtiers

L’élévation du niveau de la mer ne représente pas un danger même s’il est difficile de prévoir leur comportement face à l’augmentation des événements extrêmes.
Les marais littoraux peuvent s’adapter jusqu’à une valeur d’élévation du niveau de la mer de 1cm/an (soit 1 m sur 100 ans) s’ils sont dans des conditions optimales d’apports en sédiments,
de salinité et de qualité des eaux et sous une pression anthropique modérée (24). Cette élévation du niveau de la mer aura pour conséquence de les rendre plus sensibles à l’action de la houle.
Avec la hausse du niveau marin, les processus érosifs prendraient plus d’ampleur sans que cela ne se traduise nécessairement par un basculement vers une situation d’érosion. Ainsi, en termes d’érosion marine, le changement climatique semble moins préoccupant que les pressions anthropiques.

Effets sur les estuaires

L’érosion des berges et la submersion dans les zones basses seront favorisées. L’érosion des rives dépendra des actions opposées exercées par l’élévation du niveau de la mer et les tempêtes, et par les apports fluviaux. Cela pourrait toucher les estuaires de la Loire et de la Gironde.

Effets sur les baies: comblement progressif

Les baies, souvent à dominantes vaseuses et partiellement protégées des houles, verront leur comblement s’accentuer, comme on le constate déjà dans le fond du Bassin d’Arcachon ou de la baie de Somme.

Effets sur les ouvrages de défense

Les ouvrages de défense côtiers pourront être déstabilisés lors de tempêtes dans les cas où l’érosion entrainerait la disparition des plages situées en avant des ouvrages.

Changement global et érosion

Les zones littorales sont aujourd’hui attractives. La pression anthropique devrait ainsi continuer à augmenter dans ces zones.
Ceci se traduit par la présence d’aménagements dans des zones qui alors même qu’ils jouent leur rôle de protection, ont perturbé la circulation des sédiments et ont souvent accentué/créé un phénomène d’érosion sur les littoraux voisins. Les zones littorales doivent ainsi faire face à deux aspects du changement global qui perturbent leur équilibre :

  • les pressions anthropiques (aménagements, tourisme, etc.) qui sont des causes connues de la dégradation des zones littorales depuis le début du 20e siècle ;
  • le changement climatique qui deviendra probablement un facteur de changement important au 21e siècle.
figure 16 carte d exposition desregions europeennes a l erosion cotiere

Cette carte d'exposition des régions européennes à l'érosion côtière a été établie à partir de données réunies par EUROSION. Sur cette carte, une région est considérée comme une entité administrative régionale telle qu'elle est définie par le Fonds de Développement Régional Européen. Ceci correspond à une limite administrative européenne de niveau 2 (niveau NUTS 2). Cependant, dans quelques pays cela peut correspondre à un niveau NUTS 1 (par exemple Royaume-Uni) ou NUTS 0 (par exemple au Danemark). Pour chaque région, un ensemble de 13 indicateurs – 9 indicateurs d'états et de pression (sensibilité) et 4 indicateurs d'impact ont été calculés. Les 9 indicateurs d'état et de pression (ou indicateurs de sensibilité) fournissent une évaluation quantifiée des différents facteurs qui caractérisent ou exacerbent les processus d'érosion côtière.
Ces facteurs incluent : l'évaluation du niveau de la mer, l'instabilité du trait de côte, le changement dans le type d'érosion au cours des 15 dernières années, les plus hauts niveaux marins, la croissance de l'urbanisation côtière entre 1975 et 1990 ; le déficit des sédiments fluviaux, la sensibilité à l'érosion du substratum géologique, l'altitude, l'importance des défenses frontales.
En ce qui concerne les 4 indicateurs d'impact, ils fournissent une évaluation quantifiée des biens sociétaux, économiques et écologiques localisés dans la zone d'impact de l'érosion côtière. À cause de l'échelle de la base de données EUROSION 1.100 000. Il n'est pas possible de limiter cette zone d'impact avec précision. Le concept d'influence de l'érosion côtière – défini comme l'espace terrestre limité à 500 m de la côte et à une altitude de 5 m – a été introduit pour caractériser la zone d'impact.
Les indicateurs d'impact incluent : la population vivant dans la zone d'influence de l'érosion côtière, les surfaces industrielles et urbaines, la croissance des surfaces urbanisées entre 1975 et 1990 et les espaces de grande valeur écologique dans cette même zone.
À leur tour, les indicateurs de sensibilité et les indicateurs d'impact ont été rassemblés dans des indices de sensibilité et d'impact qui définissent le risque d'érosion côtière. En fonction de cette valeur, les régions côtières ont été classées en 4 catégories différentes : (I) très haute exposition, (II) forte exposition, (III) exposition modérée, (IV) faible exposition. Des détails complémentaires sur cette méthodologie sont donnés dans le rapport final EUROSION.

Résumé

Les effets possibles sur les milieux, les territoires littoraux et les activités humaines


L’érosion induit trois types de risques :

  • La perte de terrain
  • La fragilisation des défenses côtières naturelles (ex. dunes) ou artificielles (ex. digues) pouvant parfois entrainer une rupture et une submersion marine.
  • La sape d’ouvrages de protection.


Impacts possibles sur les milieux, les territoires littoraux et les activités humaines
Types de territoires et milieux exposés Nature des impacts
Zones littorales de roches meubles (falaises) et de sédiments  Perte de territoire émergé.
Plages touristiques Érosion des plages
Zones agricoles, urbanisées

Modification de l’usage des sols (en raison de la salinisation ou de

l’aggravation des risques côtiers)

Impacts possibles sur les activités humaines
Type d’activité Impacts

Habitat et aménagements situés sur les zones littorales

de roches meubles (falaises) et de sédiments

Expropriations ; perte d’activités situés sur ces zones
Tourisme Modification- réduction de la fréquentation touristique
Ouvrages de défense

Fragilisation des ouvrages ; Reconsidération des politiques liées

à ces ouvrages (maintien ?)


Bibliographie

[3] METEO FRANCE, Réchauffement climatique : le constat, la cause et le climat du futur (2100), octobre 2008. http://climat.meteofrance.com/chgt_climat/rechauffement/ rechauffement.
[4] MEDAD, Changement climatique et prévention du risque sur le littoral – Séminaire sur la prévention des risques naturels majeurs du 19 septembre 2007, Paris, MEDAD, 2007, 70 p.
[5] DANDIN, Météo-France, 2007.
[24] GARCIN M., DESPRATS J.F., FONTAINE M., PEDREROS R., ATTANAYAKE N. , FERNANDO S., SIRIWARDANA C.H.E.R., DE SILVA U., POISSON B., “Integrated approach for coastal hazards and risks in Sri Lanka”, Natural Hazards and Earth Systems science, n° 8, 2008, pp. 577-586.
[25] LENOTRE N., PEDREROS R., “Impact du changement climatique sur le littoral”, Géosciences, n° 3, 2006, pp. 36-43.
[26 PASKOFF R., L’élévation du niveau de la mer et les espaces côtiers, Paris, Institut océanographique, 2001, 191 p.
[28] GIEC, Contribution du Groupe de travail II au 4ème rapport d’évaluation du GIEC, Bilan 2007 des changements climatiques, résumé à l’intention des décideurs, version en français non officielle, 2007.
[29] WANG X.L., SWAIL V.R., “Historical and possible future changes of wave heights in northern hemisphere oceans”, in : Atmosphere Ocean Interactions Volume 2 / Perrie W., Southampton, Wessex Institute of Technology Press, 2004.
[30] TEISSON C., Surélévation future du niveau de la mer. Conséquences et stratégies dans l’aménagement du littoral, CETMEF, 1992.
[31] VIOLEAU D., Analyse des impacts possibles de l’effet de serre sur l’environnement maritime. Etude statistique succincte sur le littoral français, s.l., CETMEF, 2001.
[32] MATE/METL, Guide méthodologique Plan de Prévention des Risques Littoraux, 1997, 54 p.
[33] EUROSION, Programme européen Eurosion, 2004.
[34] BIRD, E.C.F., Coastline changes: a global review, John Wiley and
Sons, Chichester,1985, 219 p.
[35] COSTA S., DELAHAYE D., FREIRE-DIAZ R., DAVIDSON R., BERARD P.G., BES Y., LAIGNEL B., DI NOCERA, “Quantification par analyse photogrammétrique du recul des falaises et des apports de galets corrélatifs (Haute Normandie, France)” in : Symposium Geomorphology : from expert opinion to modelling / sous la direction de Delahaye D., Levoy F., Maquaire O., Strasbourg : 2002, pp. 205-214.
[36] BRUUN P., “Sea level rise as a cause of shore erosion”, Journal Waterw. Harb., vol. 88, pp. 117-130.
[37] COOPER J.A.G., PILKEY O.H., “Sea-level rise and shoreline retreat: time to abandon the Bruun Rule”, Glob. Planet., vol. 43, n° 3-4, 2004, pp. 157-171.
[38] BRUUN P., Review of conditions for use of the Bruun Rule of erosion”, Coastal Engineering, n° 7, 1983, pp. 77-89.
[39] BRUUN P., “ he Bruun Rule of erosion by sea-level rise: a discussion of large-scale two- and three-dimensional usages”, Journal of Coastal Research, n° 4, 1988, pp. 627-648.



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