Le risque de submersion marine

Le risque, « un produit multifactoriel

Le risque

Élément central de ce travail de recherche sur le service écosystémique de protection contre la submersion marine, la notion de « risque » a vu et voit encore aujourd’hui, sa définition varier et évoluer dans le temps mais également en fonction des lieux et des risques dont il est question (industriels, naturels, sanitaires…). Néanmoins, dénominateur commun de chacune des définitions envisagées, le risque est défini comme un élément « multifactoriel » où la notion de potentialité, d’espérance mathématique, est omniprésente (UNDRO, 1992). Elle allie ainsi un ou plusieurs événement(s) définis par une périodicité de retour théorique (annuel, décennal, centennal, etc.), des dégâts potentiels et des facteurs susceptibles de limiter ou d’accroître les impacts de l’événement. La notion de risque est une construction sociale (Gilbert, 2003 ; Peretti-Watel, 2003 ; Deboudt, 2010) qui renvoie au sentiment d’insécurité (aussi bien physique, sociale, politique ou sanitaire) (Metzger et d’Ercole, 2011) et à l’idée d’endommagements, notamment matériels et humains (Pigeon, 2005 ; Ledoux, 2006).

Dans sa définition usuelle, le risque se définissait comme la combinaison d’un aléa et d’une zone géographique où existent des enjeux. Cependant, cette définition a évolué pour intégrer la notion de vulnérabilité des enjeux (Givone, 1995 ; D’Ercole et Pigeon, 1999 ; Dubois-Maury, 2002 ; Scarwell et Laganier, 2004 ; Léone et Vinet, 2006 ; Metzger et D’Ercole, 2009 ; Metzger et D’Ercole, 2011), c’est-à-dire tout élément ayant une influence positive comme négative sur le bilan en termes de dégâts d’un événement donné. Ainsi, le risque est défini par les Nations Unies tel que : « Espérance mathématique de pertes en vies humaines, blessés, dommages aux biens et atteinte à l’activité économique au cours d’une période de référence et dans une région donnée, pour un aléa particulier » (UNDRO, 1992) .

À l’international et dans la littérature scientifique associée, la terminologie des différentes composantes du risque varie quelque peu de celle usitée en France, la plus communément retenue est celle mise en évidence à travers le triangle de Crichton  (Crichton, 1999), laquelle définit le risque comme étant le produit d’un aléa (hazard), de l’exposition des enjeux (exposure) et de la vulnérabilité des enjeux (vulnerability).

Ce faisant, c’est à partir d’une version revisitée du triangle de Crichton, intégrant des éléments issus des recherches récentes sur la vulnérabilité . et de la définition retenue par la Commission européenne, que sera envisagé le risque au sein de ce travail de recherche.

Aléa

Point de départ du risque, l’aléa ou « hazard » dans le triangle de Crichton, est considéré comme étant un événement d’origine naturelle ou anthropique, potentiellement dangereux, dont on essaie d’estimer l’intensité et la probabilité d’occurrence, par l’étude des périodes de retour ou des prédispositions du site (Garry et al., 1997). Il peut être vecteur de dégâts de formes et d’intensités variables, portant ainsi atteinte aussi bien aux personnes, aux biens (UN/ISDR, 2004), aux enjeux économiques et sociaux, qu’au bien-être des personnes (Smith, 1992 ; Gardenier et Keey, 1992), revêtant ainsi également un aspect psychologique car susceptible de causer, par ses répercussions en termes de dégât ou de vécu, un traumatisme.

Concernant l’aléa submersion marine, il est défini en France au sein du guide méthodologique de mise en œuvre des plans de prévention des risques naturels littoraux (PPRL) comme étant une inondation temporaire de la zone côtière, par la mer, dans des conditions météorologiques et marégraphiques sévères, provoquant des ondes de tempêtes (Ministère de l’écologie et du développement durable, 2014).

Cette concomitance du niveau de la mer (conjugaison de la marée et d’une éventuelle surcote météorologique) et des vagues liées aux conditions de vents (qui modifient la forme et le niveau du plan d’eau instantané), se traduit par différents phénomènes réunis sous l’appellation « submersion marine » (Perherin et al., 2012). Ce terme englobe ainsi trois processus différents :
● La submersion par débordement lorsque le niveau de l’eau est supérieur à celui du terrain naturel et qu’il n’y a donc aucun obstacle à la pénétration de la masse d’eau dans les terres  ;
● La submersion par franchissement de paquet de mer lorsque sous l’action des vagues des « paquets de mer » pénètrent au-delà de la limite du trait de côte ou de l’obstacle qui le matérialise  ;
● La submersion par rupture d’ouvrage ou rupture de barrière naturelle avec la création d’une brèche, d’une ruine ou d’une rupture totale de l’ouvrage, laissant ainsi pénétrer la masse d’eau dans les terres .

Exposition des enjeux

Les premières définitions définissaient le risque comme étant le croisement d’un aléa et d’enjeux, cette dernière composante se réduisant à « ce que l’on peut perdre » (Metzger et D’Ercole, 2011). La notion d’enjeux a rapidement été reconsidérée, car jugée incomplète, pour être remplacée par celle d’exposition (sous-entendue « des enjeux »). En effet, considérant par exemple deux sites distincts recensant les mêmes enjeux (cadre bâti, population, espaces naturels…), dépendamment de leurs caractéristiques intrinsèques (topographie, longueur du linéaire côtier…) et de leurs organisations respectives, les territoires pourraient connaître pour un même aléa, des dommages très variables (Reghezza-Zitt, 2009), car exposés différemment vis-à-vis de cet aléa donné.

La notion d’exposition que l’on retrouve dans le triangle de Crichton (Crichton, 1999) se définit donc comme étant la possibilité pour un enjeu d’être endommagé par un aléa (Meur-Ferec et al., 2008 ; Le Berre et al., 2014) et ce notamment en fonction de sa situation spatiale (distance au trait de côte, nature des sols, topographie du territoire, etc.).

Différents types d’enjeux peuvent être identifiés au sein des études de risque :
➤ Le bâti ;
➤ Les activités économiques ;
➤ Les enjeux humains ;
➤ Les milieux et ressources naturels (nappes phréatiques, etc.) ;
➤ Les établissements vulnérables (hôpitaux, écoles, lieux d’accueils de personnes vulnérables…) ;
➤ Les éléments du patrimoine culturel ;
➤ Les réseaux (axes de circulation, réseaux télécoms, eaux, électricité) ;
➤ Les équipements stratégiques (services de secours, casernes, PC de crise, services techniques, etc.).

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I : CONTEXTES DE LA RECHERCHE
CHAPITRE 1 – LE RISQUE DE SUBMERSION MARINE : CONCEPTS ET GESTION
1.1. Le risque, « un produit multifactoriel »
1.1.1. Le risque
1.1.2. Aléa
1.1.3. Exposition des enjeux
1.1.4. Vulnérabilité des enjeux
1.2. La gestion du risque de submersion marine
1.2.1. Outils de gestion et de prévention des risques littoraux en France
1.2.2. La protection face à la mer : ingénierie grise, retour d’expérience
1.2.3. La protection face à la mer : solutions fondées sur la nature et ingénierie verte, le renouveau de la gestion des risques naturels littoraux
1.3. Le service écosystémique de protection contre la submersion marine
1.3.1. Services écosystémiques : concepts et historique
1.3.2. Critique contemporaine de la notion de service écosystémique
1.3.3. Service écosystémique de protection côtière par les systèmes écogéomorphologiques littoraux
CHAPITRE 2 – CONTEXTES LOCAUX DU GOLFE NORMANO-BRETON, DE LA BAIE DU MONT-SAINT-MICHEL ET DE LA CÔTE D’ÉMERAUDE
2.1. Sites d’étude
2.1.1. Contexte physique du golfe normano-breton
2.1.1.1. Contexte géologique du golfe normano-breton
2.1.1.2. Contexte topo-bathymétrique du golfe normano-breton
2.1.1.3. Contexte climatique régional
2.1.1.4. Régime tidal régional
2.1.1.5. Marées et hydrodynamiques du golfe normano-breton
2.1.1.6. Typologie des côtes du golfe normano-breton
2.1.2. Les systèmes écogéomorphologiques caractéristiques du golfe normano-breton
2.1.2.1. Les systèmes écogéomorphologiques des côtes à substrat dur
2.1.2.2. Les systèmes écogéomorphologiques des côtes à substrat meuble
2.1.3. Contexte socio-économique du golfe normano-breton
2.1.3.1. Structure administrative du golfe normano-breton
2.1.3.2. Démographie du golfe normano-breton
2.1.3.3. Économie du golfe normano-breton
2.1.4. Spécificités de l’environnement local de la baie du Mont-Saint-Michel
2.1.4.1. Contexte physique de la baie du Mont-Saint-Michel
2.1.4.2. Marées et hydrodynamique de la baie du Mont-Saint-Michel
2.1.4.3. Contexte morpho-sédimentaire de la baie du Mont-Saint-Michel
2.1.4.4. Les systèmes écogéomorphologiques caractéristiques du domaine intertidal de la baie du Mont-Saint-Michel : distributions et dynamiques
2.1.4.5. Contexte socio-économique de la baie du Mont-Saint-Michel
2.1.5. Spécificités de l’environnement local de la côte d’Émeraude
2.1.5.1. Contexte physique de la côte d’Émeraude
2.1.5.2. Marées et hydrodynamique de la côte d’Émeraude
2.1.5.3. Contexte morpho-sédimentaire de la côte d’Émeraude
2.1.5.4. Les systèmes écogéomorphologiques caractéristiques du domaine intertidal de la côte d’Émeraude : distributions et dynamiques
2.1.5.5. Contexte socio-économique de la côte d’Émeraude
2.2. Le contexte de la submersion marine en baie du Mont-Saint-Michel et sur la côte d’Émeraude
2.2.1. Des territoires exposés au risque de submersion marine
2.2.2. Rétrospective des événements de submersion marine en baie du Mont-Saint-Michel et sur la côte d’Émeraude
2.2.3. Gestion des risques littoraux en baie du Mont-Saint-Michel et sur la côte d’Émeraude
PARTIE II : DÉVELOPPEMENT MÉTHODOLOGIQUE POUR L’ÉVALUATION QUANTITATIVE DU RISQUE DE SUBMERSION MARINE
CHAPITRE 1 – SUIVI DU LITTORAL EN MILIEU MÉGATIDAL
1.1. Acquisition et traitement des données
1.1.1. Mesures in situ des hauteurs significatives des vagues et calcul de l’atténuation des vagues
1.1.1.1.Matériel et méthodologie de déploiement
1.1.1.2. Traitement du signal des vagues
1.1.1.3. Calcul des atténuations induites par les systèmes écogéomorphologiques
1.1.2. Données acquises in silico
1.1.2.1. Fondamentaux de télédétection
1.1.2.2. Imageries drones et produits photogrammétriques : caractéristiques des produits et limites
1.1.2.3. Données LiDAR : caractéristiques et produits dérivés
1.1.2.4. Imagerie satellite superspectrale WorldView-3 : caractéristiques des produits
1.2. Suivi géomorphologique en environnement littoral
1.2.1. L’intérêt du suivi géomorphologique en milieu littoral
1.2.2. Les méthodes traditionnelles de suivi géomorphologique
1.2.2.1. Méthodes de suivi manuel
1.2.2.2. Méthodes de suivi aérien (avion)
1.2.2.3. Méthodes de suivi satellitaire
1.2.2.4. Bilan des méthodes traditionnelles de suivi
1.2.2.5. Étude de cas : suivi de l’évolution du trait de côte et réponses des cheniers coquilliers aux forçages météo-marins
1.2.3. L’apport de la technologie drone aérien pour le suivi
1.2.3.1. L’intérêt de la technologie du drone aérien
1.2.3.2. Méthodologie de l’acquisition par drone aérien et traitement des données
1.2.3.3. Le suivi morpho-sédimentaire par drone aérien
1.3. Évaluation quantitative du service écosystémique de protection contre le risque de submersion marine
1.3.1. Modélisation de la capacité adaptative
1.3.1.1. Modèles basés sur les régressions linéaires
1.3.1.2. Modèles basés sur les régressions non-linéaires
1.3.2. Modéliser les incertitudes
CHAPITRE 2 – ÉVALUATION QUANTITATIVE DU RISQUE DE SUBMERSION MARINE
2.1. Évaluation quantitative des composantes du risque
2.1.1. Aléa
2.1.2. Exposition des enjeux
2.1.3. Vulnérabilité des enjeux
2.2. Évaluation quantitative du risque de submersion marine intégrant le service écosystémique de protection côtière
PARTIE III : CARTOGRAPHIE QUANTITATIVE DE LA CAPACITÉ ADAPTATIVE ET DU RISQUE
CHAPITRE 1 – MODÉLISATION SPATIALE DU SERVICE ÉCOSYSTÉMIQUE D’ATTÉNUATION DES VAGUES
1.1. Modélisation en 1D
1.2. Modélisation en 2D de l’atténuation des vagues par régression linéaire
1.2.1. À partir des imageries aériennes drone Rouge-Vert-Bleu et LiDAR
1.2.2. À partir de l’imagerie aérienne drone multispectrale
1.2.3. À partir des imageries satellite multispectrale WorldView-3 et aérienne LiDAR
1.3. Modélisation en 2D de l’atténuation des vagues par régression non-linéaire
1.3.1. À partir de l’imagerie aérienne drone multispectrale
1.3.2. À partir de l’imagerie satellite superspectrale WorldView-3
1.3.3. À partir des imageries satellite superspectrale WorldView-3 et aérienne LiDAR
1.4. Cartographie des incertitudes de la modélisation spatiale
1.4.1. Cartographie des incertitudes par l’étude de la variance
1.4.2. Cartographie des incertitudes par l’étude de l’écart-type
1.4.3. Autres sources d’incertitude
CHAPITRE 2 – INTÉGRATION DE LA MODÉLISATION SPATIALE À L’ANALYSE DU RISQUE
2.1. Cartographie quantitative de l’exposition des enjeux
2.1.1. Distance au trait de côte
2.1.2. Élévation des enjeux
2.1.3. Exposition des enjeux
2.2. Cartographie quantitative de la vulnérabilité des enjeux
2.2.1. Sensibilité des enjeux
2.2.2. La capacité adaptative en tant que composante de la vulnérabilité des enjeux
2.2.3. Vulnérabilité des enjeux
2.3. Cartographie quantitative du risque de submersion marine
2.4. Impacts du changement climatique sur le service écosystémique de protection
2.4.1. Hausse du niveau moyen des mers
2.4.2. Intensification des évènements tempétueux
2.4.3. Prospective 2050 : quel avenir pour le service de protection ?
PARTIE IV : BILAN ET PERSPECTIVES DE L’ÉVALUATION DU SERVICE ÉCOSYSTÉMIQUE DE PROTECTION CONTRE LA SUBMERSION MARINE
CHAPITRE 1 – BILAN DES MODÉLISATIONS SPATIALES
1.1. Retour sur la modélisation spatiale de l’atténuation des vagues
1.1.1. Bilan des expérimentations
1.1.1.1. Les modèles statistiques
1.1.1.2. Les sources d’imagerie
1.1.1.3. Synthèse des imageries
1.1.1.4. Les valeurs d’atténuation modélisées en 2D
1.1.2. Limites des expérimentations
1.1.2.1. Contraintes environnementales des sites d’expérimentations
1.1.2.2. Limites matérielles et pistes d’améliorations de la méthodologie
1.2. Retour sur la cartographie du risque de submersion marine
1.2.1. Résultats des cartographies
1.2.2. Limites et potentielles améliorations
CHAPITRE 2 – PERSPECTIVES D’APPLICATION
2.1. Perspectives d’application de la modélisation spatiale
2.1.1. Application et adaptation à d’autres littoraux
2.1.1.1. Environnements tempérés
2.1.1.2. Environnements tropicaux
2.1.2. Changements d’échelle d’analyse
2.1.3. De la modélisation à la simulation
2.1.3.1. Utilisation de la modélisation spatiale de l’atténuation des vagues pour la simulation hydrodynamique
2.1.3.2. Intégration aux outils de sensibilisation en réalité virtuelle
2.1. Un socle de connaissances et d’évaluation des solutions fondées sur la nature
CONCLUSION

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