Submersion

Comment gérer la montée du niveau des mers

Laurent Labeyrie

• Éditeur: Odile Jacob
• Année: 2015
• Imprimer l'ISBN: 9782738132420
• ISBN de l'eBook: 9782738167170

La mer monte... Inéluctable effet du réchauffement climatique, cette élévation du niveau moyen des mers n'est que de quelques millimètres par an : rien là de bien spectaculaire, même si cela suffit, comme à La Faute-sur-Mer, pour causer de terribles catastrophes. Qu'en sera-t-il lorsqu'une montée des eaux de plus d'un mètre sera atteinte d'ici à la fin du siècle, et bien plus par la suite ? Le phénomène a d'importantes conséquences économiques – il impose un réaménagement radical de toutes les zones côtières – et politiques, en déplaçant des populations entières de « réfugiés climatiques » vivant aujourd'hui sur des terres basses, comme le Bangladesh ou certains archipels océaniques. L'auteur, universitaire mais aussi élu dans une municipalité côtière de Bretagne-Sud confrontée à l'élévation du niveau marin, montre la voie qui devra tôt ou tard être suivie pour la gestion des autres questions écologiques liées au réchauffement climatique. Spécialiste de paléo-océanographie, Laurent Labeyrie a été directeur de recherches au CNRS, professeur à l'université Paris-Sud-Orsay puis membre de l'Institut universitaire de France. Il a collaboré aux rapports du GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat). 

CHAPITRE I

Quand la mer monte

Lion-sur-Mer

La maison fait face à la plage de Lion-sur-Mer, petite ville balnéaire de Normandie. Tante Henriette est censée surveiller le petit gamin de 3 ans depuis la maison, mais il ne s’éloigne guère, trop occupé à découvrir la plage. Il reste des heures seul à rêver, à faire des pâtés de sable. Il n’y a pas d’autres enfants de son âge sur la plage. Sur ses épaules le soleil de juillet et l’ombre du parasol ancestral qui se déplace autour de lui. Il enfouit les pieds dans le sable chaud. On est en 1949. Au large, on voit encore les formes sombres des épaves du débarquement de 1944. De temps en temps, il traverse la plage jusqu’à l’eau pour se rafraîchir. Il ne nage pas, bien sûr, et il a un peu peur du ressac. La vague n’est pas haute, mais son mouvement l’impressionne. Elle arrive, glisse sur le sable et s’écroule avec un bruit sourd, puis le film d’eau remonte la plage sur son élan, comme du verre liquide et transparent, avec un bord légèrement mousseux qui s’épuise progressivement, s’arrête, puis redescend en entraînant des débris de coquillages dans un bruissement léger. De temps en temps, une vague plus forte que les autres monte un peu plus haut. Atteints, les pâtés de sable finissent par s’écrouler, puis la serviette se mouille. Vite, courir prévenir Tante Henriette ! Il faut se déplacer plus haut sur la plage.

Beaucoup n’ont pas eu cette chance de découvrir la mer, les vagues et les marées dès leur plus tendre enfance. Mais, pour tous, la mer reste ce monde fascinant de force et de mystères. C’est une source de connaissances, aussi. Regarder les vagues et la marée travailler, c’est voir la submersion marine à l’œuvre, à échelle réduite : une avancée lente, imperceptible dans le mouvement des vagues et, de temps en temps, une vague plus haute qui fait des dégâts. Faut-il résister provisoirement en construisant un muret de sable, s’adapter en mettant la serviette au sec ou fuir hors d’atteinte, en remontant plus haut ?

Vagues et houle, tempêtes et tsunamis

Les vagues sont les premiers facteurs de changement du niveau de la mer. Elles sont immédiatement perceptibles. Les populations côtières et les marins les ont toujours craintes, et ont essayé de se protéger au mieux de leurs effets néfastes.

Physiquement, les vagues sont générées par la réponse de la couche superficielle de l’eau à une perturbation, le plus souvent la pression du vent. La houle correspond à un ensemble de vagues, ensemble organisé et répétitif, généré par un champ de vent. On y associe une amplitude, une longueur d’onde (distance entre deux crêtes) et une période (temps séparant deux crêtes successives).

Les mécanismes de formation et de déplacement des vagues et de la houle sous l’action du vent sont bien connus¹. Le vent entraîne par frottement les molécules d’eau en surface, qui elles-mêmes entraînent celles situées en dessous. Ces molécules sont remplacées par d’autres plus profondes, ce qui génère progressivement un mouvement d’oscillations en séries de rouleaux. Plus la durée et la force de poussée du vent augmentent, plus le volume affecté par ces oscillations et la vitesse des particules augmente, les vagues devenant plus grosses et mieux organisées. Dans une vague, les molécules d’eau suivent une trajectoire circulaire mais restent globalement sur place. L’avancée de la houle ne correspond donc pas au mouvement réel des molécules d’eau, mais à l’entraînement progressif des molécules d’eau, comme le mouvement de panique d’une foule, chacun poussant les gens qui sont devant. Le mouvement de panique va beaucoup plus vite que les déplacements individuels. Il n’y a presque pas de perte d’énergie. L’onde d’un train de houle peut parcourir des centaines ou des milliers de kilomètres à des vitesses de l’ordre de 30 km/h, parfois supérieures à celles du vent qui l’a créé. Même par beau temps et vent faible, la surface de l’océan au large monte et descend constamment (avec des amplitudes verticales de l’ordre du mètre et des longueurs d’onde dépassant la centaine de mètres) sous l’effet de houles d’origine lointaine et en l’absence complète de vagues.

Quand la vitesse du vent dépasse 15 à 20 km/h (force 4 dans l’échelle dite de Beaufort utilisée par les marins), l’eau entraînée commence à se décrocher des crêtes des vagues, la dépression et l’agitation générant des « moutons ». À partir d’un vent voisin de 50 km/h (force 7 beaufort), les vagues commencent à déferler : l’eau du sommet de la vague, entraînée trop vite, perd sa cohésion et retombe en avant de la vague. À 90 km/h, c’est la tempête (force 10 beaufort), l’eau est balayée en surface par la puissance du vent, la houle prend progressivement de l’amplitude, jusqu’à dépasser 30 mètres de hauteur dans les mers bien formées de l’océan Austral. À titre indicatif, un vent soufflant à 40 km/h sur une distance de 200 kilomètres durant quinze heures engendre des vagues de 2,5 mètres d’amplitude. Les vagues atteindront 11 à 14 mètres de haut si le vent souffle pendant la même durée à 100 km/h sur une distance de 400 kilomètres (emprise d’une dépression de taille moyenne).

Loin des côtes, la houle est régulière et de grande longueur d’onde (quelques centaines de mètres pour les houles liées au vent). La situation se complique pour les navigateurs si la houle peut se réfléchir sur une côte ou un haut-fond. De nouveaux champs de houle sont alors générés par cette réflexion et viennent interférer avec le train de houle initial, créant de façon aléatoire des vagues de très forte amplitude (jusqu’à plus de 30 mètres de haut), les vagues pyramidales, redoutées par les marins.

Tous les surfeurs savent qu’une houle, une fois formée, prend de l’amplitude et se met à déferler en s’approchant de la côte : la base des rouleaux est freinée par le fond quand la profondeur d’eau devient inférieure à la moitié de la longueur d’onde. La longueur d’onde diminue avec la remontée du fond, tandis que l’amplitude et la hauteur de la crête augmentent. La vague se cabre alors jusqu’au déferlement. L’énergie de la vague étant proportionnelle à sa masse (une tonne par mètre cube) et au carré de sa vitesse, le choc au contact avec les structures protectrices de la côte ou tout autre obstacle est considérable. Il faut imaginer pour chaque vague la puissance de centaines de tonnes lancées à plusieurs mètres par seconde. On en connaît le pouvoir destructeur ou érosif dans le cas des structures meubles ou cassantes.

Heureusement pour nous, la fréquence des tempêtes en Atlantique, depuis que cet océan existe (il y a plus de 100 millions d’années), a sculpté les falaises et emporté les terrains érodables en bordure de côte, ne permettant pas aux hommes de s’installer facilement dans les zones exposées (qui irait construire au pied de la falaise de la pointe du Raz ?). Hélas, la prudence ancestrale a quelque peu disparu au cours des dernières dizaines d’années. On n’a pas hésité à construire dans les zones littorales proches du niveau moyen des mers (donc en dessous du niveau des hautes mers), dans des endroits insuffisamment protégés par un cordon de dune ou une digue, ou en bordure de falaises fragiles. On oublie les investissements considérables qui seraient nécessaires pour véritablement défendre les côtes et leurs occupants de façon durable et efficace contre les tempêtes.

Les tsunamis (en japonais, « vagues de port ») correspondent à l’expression en surface d’une oscillation de la masse d’eau créée par un événement comme un séisme, un effondrement sous-marin ou le choc d’une grosse météorite. L’amplitude et la vitesse du train d’onde associé sont très différentes de celles de la houle. À titre d’exemple, le tsunami de 2004 au nord de l’île de Sumatra, créé par un mouvement du plancher océanique à la suite d’un séisme de très forte magnitude, a donné naissance à une série de vagues séparées de plusieurs minutes et se déplaçant entre 500 et 800 km/h, soit la vitesse d’un avion de ligne². Malgré l’amplitude verticale limitée de l’ondulation au large, seulement quelques dizaines de centimètres, leur très grand étalement met en jeu un volume d’eau, donc une énergie, considérable. La vague générée par ce tsunami sur les côtes relativement proches du nord-ouest de l’océan Indien a atteint environ 30 mètres de haut et tué plus de 200 000 habitants dans les zones basses. L’ondulation a traversé l’océan Indien jusqu’au-delà des îles Crozet et Kerguelen, perdant de l’énergie à mesure que son rayon d’action s’étendait. Le tsunami à l’origine de la catastrophe nucléaire de Fukushima a lui aussi généré une vague de plus de 35 mètres en arrivant sur la côte. Bien que l’activité sismique sur nos côtes européennes soit limitée, des tsunamis peuvent se développer, en particulier en cas d’éboulement de sédiments en bordure du plateau continental, générés ou non par un séisme. On peut citer le cas du tremblement de terre au large de Lisbonne et du tsunami qui l’a suivi en 1755. Une vague de 10 à 15 mètres de haut a inondé la ville basse, faisant des dizaines de milliers de morts. Le même événement a donné lieu à une vague de 3 mètres en Cornouailles et de l’ordre de 2 mètres à la Martinique.

Marées : les oscillations journalières

Les marées, contrairement aux vagues, ne sont pas perçues comme un danger pour les populations locales. Leurs oscillations sont journalières, et leur amplitude suit les phases de la Lune. Elles font partie de la vie, comme le jour et la nuit, ou l’été et l’hiver. Seuls des touristes imprudents se font parfois piéger par les grandes marées.

Les marées ont des effets importants, tant sur l’environnement et la réglementation administrative que sur notre comportement. Face aux montées et descentes journalières de la mer, que ce soit de quelques dizaines de centimètres en Méditerranée, ou de plusieurs mètres en Manche ou en Atlantique, la montée globale du niveau de la mer, de quelques millimètres par an, paraît négligeable. C’est le même problème de perception pour tout phénomène dont la variabilité à court terme est grande par rapport aux évolutions à long terme : notre énergie corporelle et ses variations journalières ou accidentelles face au vieillissement progressif, la météorologie et l’alternance des saisons face au changement climatique.

La marée est le résultat d’oscillations affectant globalement la masse des océans. Les premières explications théoriques en sont dues à Newton, mais c’est Laplace qui, un siècle plus tard (en 1775), a développé une théorie de la marée océanique permettant d’en faire les prédictions. La marée résulte de la conjonction de deux facteurs principaux : la force centrifuge liée à la rotation terrestre et la force d’attraction de la Lune et du Soleil. La Lune exerce une attraction de l’ordre du dix millionième de celle de la gravité terrestre, et le Soleil deux fois moins. La rotation de la Terre engendre une onde principale dite semi-diurne (deux cycles de marée par vingt-quatre heures) d’amplitude variant au large entre 0 (aux « nœuds » des oscillations) et approximativement 70 centimètres. Les interactions avec les continents modifient localement à la fois le rythme et l’amplitude. Suivant les positions relatives de la Lune, de la Terre et du Soleil, l’amplitude augmente (« vives eaux » de pleine lune et nouvelle lune) ou diminue (« mortes eaux » de premier et dernier quartiers)³. L’amplitude est non seulement modulée aux échelles mensuelles et annuelles, mais aussi aux échelles pluriannuelles. Ces modulations transitoires, y compris pour les plus longues comme celle de période 18,7 ans, ne sont pas considérées dans les reconstructions futures du niveau global des océans. Elles peuvent en revanche avoir un effet local important : pour le cycle bidécadal en cours, entre 2006 (son minimum) et 2015 (le maximum), le niveau moyen des hautes mers a augmenté de 10 à 30 centimètres sur la côte atlantique, et de 50 centimètres en baie du Mont-Saint-Michel⁴, soit du même ordre de grandeur que la montée globale des prochaines dizaines d’années.

Tous les habitants des côtes atlantiques et de la Manche connaissent les annuaires de marées, qui indiquent les horaires et intensités des marées locales. Ces calculs sont réalisés par des algorithmes simples, étalonnés par les enregistrements passés des marégraphes localisés à proximité. Les calculs sur l’ensemble des océans sont beaucoup plus complexes, et loin d’être aussi précis, car il faut estimer non seulement les caractéristiques globales des ondes, mais aussi les réponses locales, les déplacements et la façon dont l’énergie est dissipée. Les marées provoquent en effet des oscillations des champs de pression et des déplacements d’eau jusqu’au plus profond des océans. Ceux-ci interviennent dans la diffusion de la chaleur entre les masses d’eau et dans la pénétration de l’oxygène dans les sédiments. Les marées participent ainsi à la vie des espèces fouisseuses, et au flux de matières solubles entre l’eau et les sédiments.

Un paysage sculpté par les changements du niveau de la mer

Les bordures des continents ont été progressivement modelées par les dizaines ou centaines de millions d’années pendant lesquelles le niveau de la mer s’est modifié. Depuis 8 000 ans, le niveau moyen des océans a peu varié. Ce niveau correspond au climat « interglaciaire » que nous connaissons actuellement, mais il n’est pas représentatif de l’ensemble de notre période géologique, le Quaternaire. En effet, cette période, qui a débuté il y a environ 2,6 millions d’années, est en moyenne beaucoup plus froide, c’est une période glaciaire. La calotte de glace de l’Antarctique de l’Est existe depuis plus de 30 millions d’années....

Table des matières

• Couverture
• Page de titre
• Copyright
• Préface
• Chapitre I. Quand la mer monte
• Chapitre II. La planète mer
• Chapitre III. Un problème humain
• Conclusion en forme de feuille de route
• Notes
• Index
• Remerciements
• Table des matières
• 4e de couverture