Atelier disciplinaire. Etude d impact des tempêtes de l hiver sur le littoral de la Gironde (Soulac sur mer). Michel VAUZELLE (CNES)

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1 Atelier disciplinaire AC2 Etude d impact des tempêtes de l hiver sur le littoral de la Gironde (Soulac sur mer). Michel VAUZELLE (CNES)

2 2 Programmes concernés : En Géographie : - Classe de 4 ème Paysages régionaux français - Seconde générale : Thème 4, question 2 : Les littoraux espaces convoités. Thème 4, question 3 : Les espaces exposés aux risques majeurs - Première générale: Thème 2, question 1 : Valoriser et ménager les milieux. - Lycée Professionnel Terminale Le conservatoire du littoral : En s appuyant sur l étude d exemples d aménagements, on fait apparaître la complexité des enjeux de l aménagement des territoires aujourd hui Méthode et Pratiques Scientifiques En SVT : - Classe de 5 ème : Géologie externe, évolution des paysages Voir la Terre Images satellitaires, photographies ariennes 2

3 3 Introduction Durant l hiver la côte atlantique et en particulier la côte aquitaine, à subi deux épisodes de tempêtes entre décembre 2013 et janvier 2014 : - Une première dépression (Dirk) est passée entre le 23 au 27 décembre 2013 en générant des vents d orientation Sud/Sud-ouest atteignant 100 km/h en Aquitaine avec localement une houle pouvant atteindre plus de 6,5 m. Cependant les faibles coefficients de marée ont diminué l impact sur le littoral. - Une deuxième dépression (Hercules) est survenue entre le 3 au 7 Janvier 2014 avec une houle atteignant 6 à 7 m et 9 m dans la nuit du 6 au 7 janvier. Cette seconde dépression a généré des dommages très importants sur le littoral du fait de la conjugaison avec de forts coefficients de marée (108 le 03/01/2014). Source : Compte-rendu des observations post-tempêtes sur le littoral aquitain (décembre 2013 janvier 2014) ; Rapport final BRGM/RP FR Janvier 2014 Afin d évaluer les dégâts le long du littoral, la Sécurité Civile a commandé une analyse à partir des images des satellites Pléiades à très haute résolution. C est à partir de ces données et celles du Conservatoire du littoral que nous proposons cette étude de cas. Rappels sur les risques majeurs : «Un événement potentiellement dangereux ALÉA (voir Fig.1) n'est un RISQUE MAJEUR (voir Fig.3) que s'il s'applique à une zone où des ENJEUX humains, économiques ou environnementaux (voir Fig.2) sont en présence.» ; Le risque majeur est donc la confrontation d'un aléa avec des enjeux. Source : Prim Net : I) Les événements tempétueux Chronologie et importance des phénomènes tempétueux entre fin décembre 2013 et début janvier 2014 I.1) Décembre 2013 : La dépression Dirk s'est formée au-dessus de l'atlantique nord. Elle s est déplacée sous l'effet du Jet Stream et s'est creusée avant d'atteindre l'europe. Sachant qu une pression inférieure à 935 hectopascals (hpa) est considérée comme inhabituelle sur l Atlantique nord, la pression atmosphérique minimum de la tempête Dirk au large, au centre de la dépression, a été estimée par les météorologues du Met Office britannique à 929 hpa, pression atteinte le mardi 24 décembre à 7h. Cependant le Jet-stream (vents d Ouest en Est au niveau de la tropopause) a été moins puissant que prévu, ce qui a diminué la force de Dirk et la orientée plutôt vers les Iles Britanniques, le minimum dépressionnaire étant centré au niveau des Shetland. Les vents 3

4 4 mesurés ont été néanmoins très élevés : rafales supérieures à 130 km/h dans 11 stations et des rafales supérieurs à 150 km/h dans quatre stations avec un record pour les rafales à 228 km/h relevées sur la crête de Larrau-Iraty, dans les Pyrénées-Atlantiques. Cette valeur maximale a été enregistrée le 24 décembre et constitue un record pour cette zone située à mètres d'altitude. Source : Image Météosat du passage de la dépression sur l Europe Source : Infoclimat Champs de pression (Source : Copy Météociel) Mesure des rafales de vent (Source : Copy Météociel) Données et météorologiques sur Dirk I.2) Janvier 2014 : La dépression Hercules (6 et 7 janvier 2014) est arrivée quelques jours après la tempête Dirk. Les fortes marées ont été accompagnées de coups de vent violents liés à la tempête Hercules. «La dépression responsable de la tempête «Hercules» a été générée au Sud de Terre-Neuve le 03 Janvier puis a migré rapidement sur les côtes d Europe de l Ouest sous l effet d un Jet Stream très méridional». Les effets d Hercules se sont fait sentir sur toute la côte de l'océan Atlantique en Espagne et en France. 4

5 5 Image Météosat de la tempête Hercule (source CNES) La dépression responsable de la tempête Hercules est bien visible au large de Terre-Neuve le 03/01/2014. Son arrivée au large de l Ireland le 06/01/2014 a induit des houles exceptionnelles sur le Royaume-Uni et dans le Golfe de Gascogne, dont la hauteur significative (Hs) au large a atteint 15 m (FNMOC) Source : Rapport BRGM/RP FR janvier 2014 page 18 Les effets de cette seconde tempête ont été beaucoup plus importants que pour Dirk du fait de la conjugaison avec de forts coefficients de marée générant des vagues de plus de 12 m localement. Au total une telle situation ne s est jamais présentée dans les bases de données historiques : «Entre le 14 décembre 2013 et le 8 janvier 2014, une succession de dépressions dans l Atlantique Nord s est traduite par un climat de houle très énergétique au large des côtes aquitaines, la hauteur significative (Hs) des vagues atteignant au moins 4 m pour 60 % du temps (cf. figure ci-dessous). D après la base de données BOBWA, qui couvre la période , ce phénomène ne s est jamais produit. Les résultats indiquent que la proportion de vagues de plus de 4 m sur une telle période (26 jours) atteint occasionnellement 40% et ponctuellement 50% (3 fois en 44 ans).» 5

6 6 II) L apport de l imagerie Pléiades pour la cartographie de l impact sur le littoral II.1 Présentation de la zone de travail II.1.1 Localisation Le littoral étudié constitue la terminaison nord de la côte aquitaine au niveau de la Pointe de Grave, qui ferme le sud de l embouchure de la Gironde. La zone plus précisément analysée part de la Pointe Grave jusqu au droit du village de l Hôpital (Euronat). L occupation du sol est principalement de type forêt de pins maritimes sur la façade littorale. II.1.2 Rapide rappel géologique 6

7 7 Au plan géologique on se restreindra à la période quaternaire. La zone d intérêt est un ensemble constitué pour l essentiel de systèmes dunaires d origine éolienne. Ces dunes ont été mises en place à la fin de l époque glaciaire, au Pléistocène moyen et récent ( à ), avec des remaniements tout au long du Pléistocène supérieur (dernières glaciations ) jusqu à aujourd hui. On distingue pour les plus anciennes des dunes en barkhane. Ces dunes reposent sur un complexe estuarien argileux qui donne lieu à des marais en partie poldérisés. (Source : le Quaternaire littoral girondin ; notice d excursion ; JL. Guadelli et al. 1996). Dune en barkhane II.1.3) L occupation humaine 7

8 8 L occupation humaine se partage entre des villages d agriculteurs et ostréiculteurs vivants sur le marais de l estuaire girondin (marais de Neyran, palu de Lilhan, polder du Talais), et les stations balnéaires plus ou moins récentes sur la façade maritime. On notera le port du Verdon sur la face estuarienne à la pointe extrême de l estuaire. Soulac Sur Mer st occupé dès l époque celtique comme en témoigne l emblème trouvé à Soulac (cf. fig. 1), puis au Moyen Age le bourg est un lieu de passage des pèlerins de Saint Jacques de Compostelle tandis que les premiers aménagements ont été réalisés sur les marais maritimes par les évêques au Xème siècle pour la saliculture, à Soulac. Puis le village périclite jusqu au milieu du XIX ème siècle. C est dans la deuxième partie du XIX ème que Soulac est remis à la mode en même temps qu Arcachon notamment avec l'arrivée du chemin de fer en 1874 (cf. Fig.2) qui amène la bourgeoisie bordelaise de part et d autre de l estuaire, au nord à Royan et Saint Palais dans les «conches» mieux protégées et au sud à Soulac sur la façade océanique. fig. 1 : Source : Réplique réassemblée au Keltenmuseum de Hallein (Salzbourg) de l'enseigne gauloise découverte en 1989 à Soulac-sur-Mer (Gironde) - Tôle de laiton - 1er siècle av. J.C. - l'original est conservée dans l'état d'origine, démontée, au musée d'art et d'archéologie de Soulac-sur- Mer. Photo Wolfgang Sauber Fig. 2 : affiche de la Compagnie du chemin de fer du Médoc source : Wikipédia Ce nouvel urbanisme de Soulac se traduit par une structure très régulière avec trois grands ensembles : - la partie «village» est en retrait du front de mer à proximité de la basilique, - puis la partie balnéaire de la fin du XIX ème siècle, face à la mer, avec une structure quadrillée, des maisons basses de type charentais et des maisons bourgeoises «arcachonnaises». Les plus aisées de celles-ci étant en retrait dans les «parcs» présentant une organisation plus ou moins radiale. L architecture du XIX ème siècle et début XX ème a laissé près de 500 villas à la mode arcachonnaise avec des dentelles de bois et des tourelles, les premières étant construites dès Certaines sont aujourd hui très menacées dans la partie sud (l Amélie). - Enfin au nord, mais surtout au sud, on trouve les extensions de la deuxième partie de XX ème siècle (immeubles de front de mer des années 60 tel le Signal ou plus récents des années , nouveaux lotissements, villages de vacances, colonies, zones sportives, campings). 8

9 9 Source : Source : streetview Source : Villas de type arcachonnais Les autres stations se sont développées progressivement au sud de Soulac, soit de façon diffuse en retrait de la côte dans la forêt de pins, soit de façon concentrée sur le système dunaire littoral (l Amélie, Montalivet) sans trop d attention à l évolution littorale. C est ce dernier type qui est maintenant très menacé comme le montre la photo ci-dessus de la villa «Surprise» à l Amélie. 9

10 10 II.2 Constats à partir des images satellite et de l ortho photographie de GeoLittoral ( Pour évaluer les dégâts des deux grandes tempêtes, une étude a été demandée au BRGM associé à l ONF et à l Observatoire de la côte d Aquitaine (cf. Compte-rendu des observations post-tempêtes sur le littoral aquitain (décembre 2013 janvier 2014) ; Elle a surtout été le fait d un grand travail de terrain : «En Gironde, l érosion marine a été la plus forte (recul du trait de côte atteignant 10 m, voire les dépassant par endroit) au Nord (dans le Médoc entre Soulac-sur-Mer et Lacanau) et au Sud (La Pointe du Cap Ferret et La- Teste-de-Buch) du département. Une généralisation de falaises vives de grande hauteur et de très forte pente a été constatée. Outre la destruction des accès de plage et l altération des ouvrages côtiers (perrés, enrochements, promenade, etc.), cette érosion remet en cause l existence de bâtiments ou d infrastructures (immeuble «Le Signal», Club de surf de Soulac, villa «Surprise», etc.).» L étude demandée par la Sécurité civile a été faite à partir de données satellite à très haute résolution. II.2.1 Analyse de l impact des tempêtes à partir des images Pléiades et de l ortho photo 2000 Pour cette analyse on utilise le logiciel SIG (Système d Information Géographique) QGIS2.2 (Quantum GIS). C est un SIG open source et gratuit ; le CNES a fait développer une extension (plugin) appelée «TerreImage» téléchargeable (voir fiche méthodologique C8 et C9). Méthode : II Méthode et données utilisées : Rappel sur la notion de trait de côte Cette notion est variable selon les organismes. On reprend ici celle de l Observatoire de la Côte Aquitaine : «Sur une côte sableuse le trait de côte correspond à la limite plage dune, selon les cas : pied de falaise dunaire rupture de pente topographique limite de végétation dunaire ouvrage de protection longitudinal» En superposant successivement les photographies aériennes de 2000 et les images satellites de 2013 et 2014, on délimite par photo interprétation le pied de dune à ces trois dates. Puis en tenant compte de l échelle de travail et à l aide de l outil de mesure de QGIS et de la taille du pixel de l image Pléiades on calcule le recul entre ces différents tracés. 10

11 11 Les données : Le projet QGIS2.2 Terre Image comporte les couches raster et vectorielles suivantes : Données rasters (images) : - Mosaïque reprojetée en Lambert 93 des ortho-photographies aériennes 2000 du littoral - Image satellite Pléiades à 0.50m du 06 novembre 2012 avant tempête - Image satellite Pléiades à 0.50m du 12 janvier 2014 après tempête Données vectorielles créées par photo-interprétation : - Limites dunes Limites dunes novembre 2013 (avant) - Limites dunes février 2014 (après) - Epis et digues février Blockhaus - Limite haut de dunes 1943 (alignement blockhaus) II Activité : Ouvrir le projet «TDlittoralNew2.qgs» Ce projet qui a été créé à l aide de l extension «TerreImage» reprend toutes les couches images (raster) et vectorielles qui ont été utilisées et créées pour l analyse chrono séquentielle de l érosion du littoral nord girondin. La figure ci-dessous, centrée sur Soulac sur Mer, montre l interface QGIS2.2 avec en fond d écran la mosaïque des ortho photos littorales de l année A droite de l image on trouve les fenêtres de travail avec les couches utilisées (rasters et vectorielles) et les fonctions de traitement d images du plugin. Astuces : Comme le plugin «TerreImage» ne permet de traiter qu une image à la fois, lorsqu on souhaite utiliser dans le projet en cours une autre image d une autre date sur la même zone (sous réserve qu elle soit dans la même projection géographique), il faudra la traiter au préalable (par exemple calculer un indice de brillance, de végétation ou faire une classification). Ces traitements seront sauvegardés dans le sous répertoire «working directory» associé à l image. 11

12 12 On pourra alors charger ultérieurement, directement sous QGIS, cette image et les travaux effectués, comme c est le cas ici où l image de janvier 2014 a été chargée après que l on ait calculé dessus un indice de brillance pour mieux cerner la limite dunaire et comparer avec les autres dates. On a donc chargé en premier sous le plugin «TerreImage» l image du mois de novembre 2013, ce qui permet, si nécessaire, d y appliquer des traitements numériques supplémentaires. Les autres couches images (l ortho photo littorale 2000 et l image Pléiades du mois de janvier 2014) ont été chargées directement dans QGIS, en dehors du plugin TerreImage, comme des données rasters habituelles. De ce fait elles ne pourront donc pas faire l objet de nouveaux traitements. Les différentes couches image affichées aux trois dates sont : a) L image Pléiades acquise avant les tempêtes : «Soulac_11_13_mspan» de novembre Elle est affichée en composition colorée fausse couleur ; on trouve aussi son indice de brillance qui a déjà été calculé ; «Soulac_11_13_brillance _mspan signifie que cette image est le résultat d une fusion des données ms pour multispectal et pan pour panchromatique. b) La mosaïque des photographies aériennes prises par l Observatoire du littoral durant l année 2000 et que l on appelée ici «Ortho litto 2000» c) L image Pléiades acquise après les tempêtes : «Soulac_01_14_gironde» et son indice de brillance. Elle a subi les mêmes prétraitements de fusion multispectal + panchromatique que celle de janvier Les différentes couches vectorielles crées pour l objectif du projet sont : a) le tracé de pieds de dunes interprété à partir de l ortho littorale 2000 b) le tracé de pieds de dunes interprété à partir de l image Pléiades de novembre 2013 c) le tracé de pieds de dunes interprété à partir de l image Pléiades de janvier 2014 d) le tracé des épis et digues de protection e) l identification de quelques blockhaus sur les plages f) le tracé reliant les blockhaus identifiés, qui étaient alors en sommet des dunes en 1943 g) des zones de lotissements récents sur les dunes ou en arrière immédiat Afin de pouvoir les superposer, les deux images et la mosaïque ont été reprojetées dans la projection RGF 93 de l IGN qui est le nouveau référentiel appliqué pour toutes les données géographiques françaises ( Ensemble des couches vectorielles Ensemble des couches rasters (images) 12

13 13 Activité : En cliquant sur les petits carrés, affichez et éteignez les différentes couches pour voir successivement, puis simultanément, les tracés de pieds de dunes aux différentes dates, d abord avec la mosaïque Ortho litto 2000 (ortho-litto_gironde), puis Pléiades de novembre 2013 (Soulac_11_13_mspan) puis de janvier 2014 (Soulac_01_14 gironde_mspan). Que constatez-vous? Quel est l importance de l impact des tempêtes? En affichant la ligne des blockhaus de 1943 le recul a-t-il été plus fort? A l aide de l outil de mesure (prendre l item «vue» puis «mesure» et «outil de mesure») Donnez une évaluation métrique du recul entre 2000 et 2013, puis novembre 2013 et janvier Comparez avec le recul sur 70 ans avec la ligne de blockhaus de 1943? Quelles conclusions pouvez-vous en tirer? Quelques réponses en image sur quelques zones : Ortho littoral 2000 Image Pléiades janvier 2014 L immeuble le Signal à Soulac où la dune a reculé d une vingtaine de mètres. En bleu : pied de dune en 2000 En rouge : pied de dune en 2014 Immeuble du Signal en janvier 2014 ; Source : rapport BRGM

14 14 L érosion a été beaucoup plus forte sur la partie sud de Soulac où la zone de loisirs a fortement souffert. Le recul mesurable sur l image est de l ordre d une trentaine de mètres. Soulac Sud école de surf ; Ortho littoral 2000 Soulac Sud école de surf Pléiades janvier 2014 En bleu : pied de dune en 2000 En rouge : pied de dune en 2014 Bâtiments du camping Sud et bungalows de l école de surf (source : BRGM/RP FR Janvier 2014) Au niveau de l Amélie on constate un phénomène d accentuation de l érosion due à des épis de protection qui localement protègent une zone de lotissement, mais qui juste en aval de la dérive littorale et de la houle de nord-ouest se traduit par un affouillement accentué de la zone non protégée. Zone du futur lotissement sur la dune à l Amélie ortho photo littoral En bleu : pied de dune en

15 15 Lotissement des sables d Argent réalisé et protégé par une digue avec érosion accentuée au sud de la digue ; Pléiades janvier En bleu : pied de dune 2000, en rouge : pied de dune en En tireté jaune et vert : épis de protection L accentuation de l érosion par un courant de dérive littorale en aval d un épi est bien expliquée par une animation dans l émission «C est pas sorcier» : Source : L érosion est telle, que même des villas du XIX ème siècle sont aujourd hui menacées : Villa «Surprise» à l Amélie ; Source : Nouvelobs Si on analyse la régression littorale entre les années 1940 et 2014, en s appuyant sur la ligne de blockhaus qui sont aujourd hui sur la plage et submergés à chaque marée, mais qui étaient en haut de la dune en 1943, on constate un recul de 60 à 70m sur 70 ans. Mais il y a une accélération dans les dernières décennies avec un recul annuel de 3 à 5m. 15

16 16 Recul du trait de côte depuis 1943 au droit de la commune du Videau (Grayan et l Hôpital) : en tireté rouge la ligne de blockhaus qui étaient en sommet de dune en 1943, en trait rouge continu le pied de dune en janvier Blockhaus basculés et ennoyés à marée haute 16

17 17 III. Perspectives et conclusions provisoires III.1 Activités humaines et évolution des côtes III.1.1 Les enjeux pour la côte aquitaine «Un quart des côtes métropolitaines recule du fait de l érosion marine les communes littorales maritimes accueillent 10 % de la population métropolitaine et près de 7 millions de lits touristiques sur seulement 4 % du territoire. À cette très forte densité humaine correspond un très fort niveau d artificialisation des côtes. Environ 25 % du littoral situé à moins de 500 m de la mer est urbanisé (tissu urbain, zones industrielles,» Source : IFEN 17

18 18 Les enjeux sont donc considérables et en Aquitaine les côtes en érosion représentent 37,7% du côtier avec des retraits du trait de côte très importants : Activités : En analysant les deux graphes ci-dessus : Le littoral aquitain est-il le plus urbanisé des littoraux français? Pourquoi cette position? (Côte basse sableuse, équipements balnéaires plus récents, peu ou pas d activité portuaire, pas d hinterland hormis l agglomération bordelaise ) Quels sont les types d occupation du sol dominant sur la côte aquitaine? (forêts, plages et dunes, zones humides et surfaces en eau, autres milieux ouverts) Combien de pourcentages cela représente-t-il à moins de 250m des côtes en recul? (36.6%) III.1.2 l impact potentiel du changement climatique Il faut de plus prendre en compte l accentuation probable du phénomène d érosion avec l élévation du niveau marin liée au réchauffement climatique accompagnée probablement de tempêtes plus de violentes. Mesures par marégraphe Relevés par mesure d altimétrie satellitaire «Depuis la fin du 19e siècle, le niveau de la mer est mesuré par des marégraphes, instruments installés dans les ports et développés à l origine pour surveiller les marées. L analyse de ces enregistrements indique que depuis quelques décennies, la mer monte de façon significative, à une vitesse de l ordre de 2 mm par an, soit 20 fois plus vite qu au cours des derniers siècles. Cette hausse du niveau de la mer, d environ 20 cm au total au cours du 20e siècle, est une des conséquences du réchauffement climatique observé depuis plusieurs décennies.» Source : III.1.3 Que faire? Les études menées d une part par le BRGM pour évaluer l évolution probable du trait de côte entre 2020 et 2040 («Caractérisation de l aléa érosion ( ) de la côte Aquitaine dans le cadre de l étude stratégique de gestion du trait de côte» BRGM aout 2011) et par l Observatoire de la côte aquitaine montrent que pour la zone de Soulac sur mer les constats et prévisions sont pessimistes comme le montrent le tableau de constat et les deux cartes de simulation ci-après. Les phénomènes devraient aller en s accentuant. 18

19 19 Cela signifie que cette commune et toutes celles du littoral aquitain doivent mener une réflexion profonde sur les aménagements possibles ou / et sur une reconversion d une partie de ses activités. 19

20 20 Des plans de prévention des risques (PPR) décidés à l échelle nationale et réalisés à l échelle locale sont mis en place : Cependant la prise en compte des enjeux environnementaux n est pas encore entrée totalement dans les préoccupations des responsables régionaux. Dans un rapport du GIP Tourisme du littoral aquitain de mars 2013 intitulé «Etude prospective tourisme» les problèmes liés à l évolution du trait de côte et les conséquences représentent une vingtaine de lignes sur 120 pages. Pourtant une station balnéaire comme Lacanau a fait effectuer des études prospectives dont la dernière en avril 2014 porte sur les choix à moyen terme sous le titre «Relocalisation des activités et des biens». Cette étude comporte des cartographies fines du recul et des aléas avec proposition de stratégie locale et plusieurs scénarii à moyen et long terme ( ) devant un constat inéluctable : un recul systématique du trait de côte avec de plus en plus de tempêtes du type

21 21 Une mobilisation réelle semble se mettre en place. Une vision prospective est donc nécessaire sur l ensemble du littoral aquitain. Bibliographie : - «Caractérisation de l aléa érosion ( ) de la côte Aquitaine dans le cadre de l étude stratégique de gestion du trait de côte» Observatoire de la Côte Aquitaine ; Rapport final BRGM/RP FR Août «Analyse statistique et cartographie de l érosion marine» ; IFEN Oct Compte-rendu des observations post tempêtes sur le littoral aquitain (décembre 2013 janvier 2014) ; Rapport final BRGM/RP FR Janvier LACANAU ; Relocalisation des activités et des biens ; 4 ème comité de concertation 11 avril Chapitre VI : les risques naturels et industriels sur le littoral ; Commissariat général au développement durable service de l observation et des statistiques Mai 2011, Environnement littoral et marin. - Etude prospective Tourisme ; Rapport d étude du GIP littoral aquitain ; mars