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Le Conquet (Finistère), le 10 mars 2008 (événement Johanna). © S. Lamarche

Comparaison des approches CCR et BRGM de la modélisation de la submersion marine

11.08.2016
Suite aux récents événements tempétueux, et notamment à la submersion survenue lors de la tempête Xynthia (février 2010) sur les côtes atlantiques métropolitaines, le BRGM et CCR (Caisse Centrale de Réassurance) ont réalisé conjointement une première étude sur la thématique de la submersion marine.

Ce travail en collaboration s’est principalement articulé autour de trois axes :

  • la modélisation des phénomènes de submersion marine (aléa) et la comparaison des résultats des différentes approches utilisées par le BRGM et CCR ;
  • la validation des modèles de submersion marine au regard des données de sinistres ;
  • la communication des résultats de ces travaux.

Cette collaboration s’est déroulée principalement autour du cas de la tempête Xynthia (2010) et de la submersion induite, notamment sur le secteur des Boucholeurs (Charente-Maritime). La comparaison des travaux a montré l’importance de modéliser explicitement le wave set-up (surélévation du plan d’eau liée au déferlement des vagues) et les limites d’utilisations des formules empiriques, ainsi que l’importance de la qualité du Modèle Numérique de Terrain (MNT) utilisé pour simuler la submersion marine.

Ces travaux de modélisation ont été intégrés dans la chaîne de traitement de CCR, qui est désormais opérationnelle. Celle-ci permet, à partir de la modélisation physique du phénomène, d’estimer le montant des dommages assurantiels d’un événement quelques jours après sa survenance. Ces travaux ont été valorisés, entre autres, dans le cadre d’une publication commune.

Destruction par attaque frontale de vagues aux Boucholeurs (Charente-Maritime) pendant la tempête Xynthia. © BRGM

Destruction par attaque frontale de vagues aux Boucholeurs (Charente-Maritime) pendant la tempête Xynthia. © BRGM

Contexte

Cette étude a été menée en collaboration avec CCR (Caisse Centrale de Réassurance).  Dans le cadre du développement de ses outils de gestion des portefeuilles assurantiels, cette entreprise publique de réassurance élabore des modèles d’aléas naturels (dont la submersion marine) afin de quantifier l’exposition des portefeuilles d’assurance et les coûts associés aux catastrophes naturelles.

Objectif

L’objectif de ce programme commun était d’effectuer une analyse comparative du modèle de submersion marine mis en œuvre par CCR sur l’ensemble du littoral français et des modèles de submersion utilisés par le BRGM, généralement développés sur des territoires plus restreints, à haute résolution, et permettant une représentation plus complète des processus hydrodynamiques complexes.

Cette étude a contribué à l’amélioration du modèle permettant de mieux évaluer les coûts liés aux submersions marines.

Programme des travaux

En raison de son caractère récent et des coûts engendrés, l’étude s’est essentiellement consacrée au cas de la tempête Xynthia (février 2010), et notamment à la submersion occasionnée sur le secteur des Boucholeurs (Charente-Maritime).

Les travaux se sont articulés autour de 6 tâches :

  • Échange de données : notamment les données topo-bathymétriques utilisées par CCR et BRGM et les résultats de simulation à la fois au large et en termes de submersion dans les terres ;
  • Appui scientifique du BRGM : à travers un retour d’expérience vers CCR concernant les processus à l’origine de la submersion marine (rôle des vagues, niveau d’eau, franchissement, débordement, ouvrages…) et sur leur modélisation (données d’entrée, emprises, résolution, validation…) ;
  • Comparaison et validation des modèles des deux partenaires à partir des simulations effectuées ;
  • Analyse quantifiée de la sensibilité des résultats de modélisation aux données d’entrée : à travers des simulations de submersion dans diverses conditions (modèle, MNT, conditions aux limites) ;
  • Validation, par CCR, des modèles de submersion marine à l’aide des données assurantielles dont elle dispose : l’objectif était de vérifier la capacité des modèles à retrouver les polices d’assurances sinistrées (tout en évitant les polices non sinistrées) et la pertinence des résultats de simulation pour l’estimation du montant des dommages ;
  • Valorisation à travers une communication scientifique commune.

Résultats obtenus

La comparaison des modèles, en termes de niveau marin et de vagues, a permis de montrer l’importance du choix des conditions de forçages (notamment pour le vent, la pression atmosphérique et la marée) et des paramétrages des modèles (notamment pour la tempête Xynthia, dont la trajectoire atypique a conduit à l’apparition de vagues spécifiques).

L’importance de la contribution du "wave-set-up" (surélévation du plan d’eau générée par le déferlement des vagues) au niveau d’eau total à la côte a également été identifiée (notamment dans certains secteurs comme le Pertuis-Charentais), conduisant à l’amélioration de sa prise en compte dans le modèle de CCR.

Vis-à-vis de la submersion à proprement parler, les limites actuelles des modèles de CCR ont été identifiées (prise en compte des franchissements par paquets de mer difficile dans un modèle national, importance de la qualité du MNT utilisé et des traitements associés…) et optimisées dans la mesure du possible.

La comparaison avec les données assurantielles s’est révélée délicate du fait des incertitudes. La calibration d’un modèle de dommages par CCR (coût en fonction de la hauteur d’eau maximale simulée) a cependant permis d’aboutir à un outil qui, s’il ne peut être considéré comme représentatif des dommages et des coûts individuels d’une police d’assurance, permet d’obtenir une estimation statistiquement représentative des coûts associés à un portefeuille assurantiel sur une grande emprise.

Ces travaux de modélisation ont été intégrés dans la chaîne de traitement de CCR qui est désormais opérationnelle. Celle-ci permet, à partir de la modélisation physique du phénomène, d’estimer le montant des dommages assurantiels d’un événement quelques jours après sa survenance.

Ces travaux ont été valorisés par une publication scientifique commune dans la revue Natural Hazards and Earth System Sciences (Naulin et al., 2016).

Partenaire

Caisse Centrale de Réassurance  (CCR)

Mesure d’un niveau d’eau extrême à Charron (Charente-Maritime) suite à la tempête Xynthia. © BRGM

Mesure d’un niveau d’eau extrême à Charron (Charente-Maritime) suite à la tempête Xynthia. © BRGM

Submersion simulée et observée en Charente-Maritime pendant la tempête Xynthia.

Submersion simulée et observée en Charente-Maritime pendant la tempête Xynthia.

Performances du système, obtenues en comparant les réclamations et les polices d’assurances aux niveaux d’eau simulés.

Performances du système, obtenues en comparant les réclamations et les polices d’assurances aux niveaux d’eau simulés.

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