Erosion de la côte basque : un outil pour mesurer l impact des marées et des houles

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1 Erosion de la côte basque : un outil pour mesurer l impact des marées et des houles L urbanisation rapide du littoral aquitain accroît le degré d exposition des populations et des infrastructures aux catastrophes naturelles telles que les tempêtes ou l érosion des côtes. Dans le cadre de l Observatoire de la Côte Aquitaine, le BRGM a réalisé une étude sur les courants de marée et la propagation de la houle sur la côte basque pour différents scénarii météorologiques, allant de conditions de «tempêtes» à celles d un «temps calme». Les objectifs de ces travaux sont d évaluer l impact des tempêtes et de la houle sur l érosion côtière. Pour cela deux études complémentaires (marée et houle) sont entreprises. Les résultats permettent de cartographier la propagation de la houle sur le littoral basque, de définir les conditions moyennes et extrêmes de houle, et d autre part de disposer d un modèle opérationnel afin de simuler les événements de houle et de tempêtes passés et présents. L objectif final étant de connaître l impact des agents d érosion marins, comparés à d autres agents d érosion (altération des roches, hydrologie, etc ) pour l étude de la vulnérabilité côtière. Le plateau continental du sud du Golfe de Gascogne est un milieu complexe en particulier lié à la présence proche du canyon de Capbreton (fortes pentes) et de sa faible largeur (Figure1). De fait, les houles dominantes d W et W-NW conservent toute leur énergie lorsqu elles atteignent le littoral du sud de l Aquitaine. Courants associés aux marées et tempêtes L étude de l impact des courants sur les côtes a débutée par la mise en place d un modèle 1 de courants associés à la marée et aux contraintes dues aux vents. Figure 1 : Localisation de la zone d étude (cadre gris) - Bathymétrie du Golfe de Gascogne (IFREMER et SHOM) 1 Modèle numérique : logiciel de calcul qui permet de simuler des phénomènes naturels à partir de formules mathématiques 1/1

2 Ce travail a été réalisé grâce au modèle «2D MARS» développé par l IFREMER. Cette approche est utile pour l estimation des courants et hauteurs d eau dues à la marée, aux vents et à la pression atmosphérique. Cet outil est particulièrement adapté dans les zones où les variations de température et de salinité sont négligeables et les pentes du fond restent inférieures à 10%. Le modèle mis en place comporte différentes échelles allant du plateau continental (maillage de plusieurs kilomètres), à la côte basque (maillage de 300 m). Dans un premier temps, l impact du coefficient de marée est étudié. Dans le cas de marées de vive-eau moyenne (coef. de marée C 2 =95), les résultats concernant les hauteurs d eau et les vitesses de courants moyennées sont de l ordre de 0.04 m/s. Dans le cas de marées de morte-eau moyenne (coef. de marée C=45), les courants sont environ deux fois plus faibles. Les courants de marée sur la côte basque sont donc relativement faibles. L impact du vent sur l élévation de la surface des eaux a également été étudié. Les amplitudes de «décote-surcotes» 3 semblent indépendantes du coefficient de marée. Sur la Côte Basque, les vents dominants viennent de l est ou du sud. Dans le cas de tempêtes (vents de l ordre de 40 m/s) : * les vents du sud engendrent des décotes (de l ordre de 5-10 cm à Saint Jean de Luz) * les vents d ouest engendrent des surcotes (de l ordre de 30 cm à Saint Jean de Luz - voir figure 2). Figure 2 : Surcotes pour un vent d Ouest de 40m/s et un coefficient de marée de 45 (surcote à la Pleine-Mer) Des simulations ont été effectuées pour les tempêtes du décembre La pression est négligée. Les simulations montrent des surcotes atteignant 15 cm à Saint-Jean-de-Luz et 19 cm à Vieux-Boucau. Ces valeurs calculées à partir du modèle demeurent sensiblement inférieures aux mesures marégraphiques. Les résultats obtenus, s ils restent qualitatifs, n en sont pas moins acceptables en termes d ordre de grandeur par rapport aux données 2 Un coefficient C=120 correspond aux plus fortes marées possibles. 3 Décote-surcote : différence entre les hauteurs d'eau observées et la marée prédite 2/1

3 mesurées ou obtenues par d autres modèles. Cet outil doit être amélioré notamment en vue de mener des études quantitatives (d érosion ou de pollution par exemple). Cette modélisation est une première étape de la caractérisation des conditions hydrodynamiques de la côte basque qui permet d estimer les grandeurs de la marée, des courants de marées et de surcotes. Elle permet également d étudier des scénarios de tempêtes suivant des conditions réelles. A partir de ces résultats, il a été possible d entreprendre la deuxième étape de l étude : la modélisation de la houle. Consultez le rapport complet sur le site Internet de l Observatoire de la Côte Aquitaine : (rubrique «Travaux de l Observatoire, sous-rubrique «Rapports» titre du rapport : «Modélisation hydrodynamique de la Côte Basque. Partie 1 : marées, courants de marée et surcotes Rapport final») Houles Un modèle opérationnel de propagation de la houle a également été mis en place (modèle SWAN) suivant un maillage de 250 m. Il permet de modéliser les caractéristiques de la houle (hauteur, période, direction) à partir de conditions réelles (passées et présentes). Ce modèle a été calibré et validé par des mesures in situ réalisées en collaboration avec les laboratoires LASAGEC 4 et EPOC 5. Le modèle peut utiliser en entrée aussi bien des données de houle calculées en permanence toutes les 6 heures à l échelle du globe (issues du modèle NWW3) que des spectres de houle fournies à partir d analyse statistiques des conditions moyennes (fréquences des hauteur, période et direction). Les résultats mettent en évidence les secteurs de déferlement préférentiels de la houle qui correspondent notamment, et en toute logique, aux hauts fonds rocheux. A titre d exemple, la figure 3 traduit l impact d une houle de tempête avec les zones de forte énergie en rouge. Ces premiers résultats vont ainsi permettre de déterminer le rôle de la houle sur l érosion côtière en combinant les zones de fortes énergies cartographiées avec les zones où l érosion côtière est la plus marquée. 4 LASAGEC : Laboratoire des Sciences Appliquées au Génie Civil et au Génie Côtier, Université de Pau et des Pays de l'adour. 5 EPOC : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques, Université Bordeaux 1 3/1

4 Hauteur : 6 m Direction : 293 Période : 12.5 s Hauteur Houle Valeur ANGLET Elevée : BIARRITZ Mètres HENDAYE BIDART GUETHARY SAINT-JEAN-DE-LUZ URRUGNE CIBOURE Faible : Figure 3 : Simulation des hauteurs d une houle de tempête sur le plateau continental basque Sur les figures 4 et 5, on observe la répartition des hauteurs des houles moyennes du sud vers le nord de la côte basque, ainsi que les houles maximales suivant des périodes de retour de 1, 5 et 10 ans. Il en ressort des houles de plus fortes amplitudes (maximum > 7m) sur les hauts fonds et au droit des caps rocheux et des houles atténuées dans les chenaux et devant les baies. Figure 4 : Zoom du modèle de houle sur la côte basque avec la bathymétrie en couleur et les points de références numérotés de 1 à 41 du sud-ouest vers le nord-est pour l isobathe -8 m (Coordonnées en lambert2 étendu) 4/1

5 Climat Houle (isobathe 8m/CM) moyenne 1 an 5 ans 10 ans Numéro Point Hs (m) Figure 5 : Hauteur de la houle (Hs) du sud-ouest au nord-est de la côte basque le long de l isobathe -8m (points 1 à 41 localisés sur la figure précédente) révélant les hauteurs de houle moyennes et maximum suivant des périodes de retour de 1, 5 et 10 ans. Un couplage entre les deux modèles de courant de marée et de houle permettrait d étudier plus finement les processus d érosion et de submersion marine. L action de la houle sur le recul de la côte sera finalement étudiée par combinaison des résultats du modèle avec les autres agents d érosion (géologie, hydrogéologie, etc ). Cette analyse multicritère (croisement des informations) se fera à partir du Système d Information Géographique de l Observatoire de la Côte Aquitaine. Contacts : BRGM Déborah Idier: d.idier@brgm.fr Rogrigo Pedreros : r.pedreros@brgm.fr 5/1