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A l'intérieur du lagon de Bora-Bora, dans le Pacifique Sud (Polynésie Française, 2006). © BRGM - Michel Marenthier

Evaluation de l’aléa submersion marine en Polynésie Française

01.07.2012
La Polynésie française est soumise au risque de submersion marine générée par les cyclones, les houles saisonnières et les tsunamis. Dans le cadre de l’élaboration des Plans de Prévention des Risques (PPR) sur les 48 communes, les programmes ARAI (Aléas, Risques naturels, Aménagement et Information) ont notamment permis de réaliser une première évaluation de l’aléa submersion marine. Des documents cartographiques ont été progressivement améliorés, grâce à l’acquisition de nouvelles données et à l’’utilisation de méthodes d’études plus élaborées, qui ont été testées sur quatre sites situés sur les îles de Tahiti et de Moorea.

Exemple de modélisation de la submersion avec le modèle vague-à-vague SURF-WB pour un scénario de tsunami dans la vallée de la Papeeno (Tahiti)

Exemple de modélisation de la submersion avec le modèle vague-à-vague SURF-WB pour un scénario de tsunami dans la vallée de la Papeeno (Tahiti)

Contexte de réalisation

La Polynésie française est soumise au risque de submersion marine générée par les cyclones, les houles saisonnières et les tsunamis. Celui-ci sera d’autant plus élevé que le niveau de la mer est susceptible d’augmenter de plusieurs dizaines de centimètres au cours des prochaines décennies. Les atolls, dont l’élévation au-dessus du niveau moyen de la mer est très faible (entre 0 et 6 m)  sont, de ce fait, particulièrement vulnérables.

Dans le cadre du contrat de développement Etat-Polynésie 2000-2006, le BRGM s’est vu confier la réalisation d'un bilan général des connaissances sur les risques naturels et l’élaboration de Plans de Prévention des Risques (PPR) sur les 48 communes de la Polynésie française.

Le premier programme ARAI (Aléas, Risques naturels, Aménagement et Information) a notamment donné lieu à une première évaluation de l’aléa submersion marine lié aux cyclones et aux tsunamis. Ces premières cartographies ont été effectuées sur la base de scénarios déterministes, et avec des méthodologies simplifiées, pour beaucoup basées sur l’expertise et le terrain. Depuis, le BRGM a poursuivi ses travaux dans le cadre des projets ARAI 2 (2008-2010) et ARAI 3 (2010-2012), qui ont proposé des améliorations successives basées à la fois sur l’acquisition de nouvelles données et sur l’utilisation de méthodes plus élaborées.

Objectifs

Dans le programme ARAI 3, les dernières acquisitions méthodologiques de l’unité risques côtiers ont été mises à profit, afin de proposer de nouvelles approches pour cartographier l’aléa submersion marine, avec une application sur quatre sites test situés sur les îles de Tahiti et de Moorea.

Aléa "tsunami"

Pour l’aléa tsunami, l’objectif est d’affiner la cartographie en considérant les mêmes scénarios de référence que pour le zonage initial, mais en réalisant des modélisations fines de la submersion à l’aide d’un modèle vague-à-vague qui permet de prendre en compte le bâti ainsi que les ouvrages côtiers.

Aléa "cyclones et houles saisonnières"

Le premier zonage réalisé pour l’aléa cyclonique sur la base de scénarios déterministes s’est avéré très contraignant en termes d’urbanisme. Aussi, un des enjeux forts d’ARAI 3 est de mettre en place une méthode pour réévaluer les scénarios de référence de manière probabiliste, en prenant en compte non seulement les évènements cycloniques mais aussi les houles saisonnières.

Programme des travaux

Aléa "tsunami"

Les scénarios de référence sont les grands tsunamis transocéaniques qui ont historiquement affecté la Polynésie. Des simulations numériques menées à l’échelle de l’Océan Pacifique permettent de modéliser la génération de ces tsunamis par les séismes et de les propager jusqu’aux archipels de Polynésie, à l’aide du modèle Geowave. Par emboitement de grilles de calcul successives de résolution croissante, les résultats sont affinés à l’échelle de l’Archipel de la Société, puis des Iles de Tahiti et de Moorea. Enfin, la submersion est estimée de manière fine avec le modèle vague-à-vague SURFWB sur les baies d’Opunohu et de Matavai.

Aléa "cyclones et houles saisonnières"

L’analyse statistique sur les quelques sites sélectionnés a dû être effectuée pour les évènements cycloniques d’une part, et saisonniers d’autre part. Pour mettre en place une telle démarche, il a été nécessaire de disposer de séries temporelles longues de paramètres hydrodynamiques tels que les vagues et les surcotes :

  • pour les événements saisonniers, les résultats de la ré-analyse du projet IOWAGA ont été directement utilisés pour conduire une analyse statistique simple sur les paramètres de vagues ;
  • les évènements cycloniques sont plus complexes à traiter. En plus des houles extrêmes, les cyclones engendrent également des surcotes responsables d’une élévation locale du niveau moyen de l’eau. Afin de caractériser au mieux l’aléa, une analyse par probabilités conjointes vagues/niveaux d’eau a été mise en place. De plus, les modèles atmosphériques et océaniques globaux ne sont pas directement exploitables car leur résolution (spatiale et temporelle) est insuffisante pour reproduire correctement les phénomènes cycloniques. Un second effort méthodologique a donc porté sur la reconstitution d’un catalogue de données cycloniques (vagues et niveaux d’eau) en zone côtière, à partir des évènements historiques recensés dans la base du JTWC (Joint Typhoon Warning Center).

Pour cela, une chaîne de modélisation a été mise en place afin de :

  • reconstituer les champs de vent et de pression cycloniques à l’aide de modèles paramétriques ;
  • simuler les conditions hydrodynamiques pour chaque cyclone à l’aide des modèles Wavewatch 3 et SWAN (pour les vagues) et MARS 2DH (pour les niveaux d’eau)..

Résultats obtenus

L’analyse de risque a permis de :

  • déterminer des scénarios cycloniques et saisonniers centennaux à partir des résultats de l’analyse statistique pour les sites de Maharepa, Teva I Uta et de la baie de Matavai ;
  • réaliser des modélisations fines de l’inondation pour les différents scénarios avec le modèle vague-à-vague SURF-WB qui donneront des éléments sur les limites des zones inondées, les hauteurs d’eau et les vitesses des courants ;
  • cartographier l’aléa en considérant l’enveloppe maximum des hauteurs et des niveaux d’eau simulés.

Le projet, qui se termine fin 2012, fera ainsi la démonstration de l’efficacité et de l’utilité de ces nouvelles approches pour améliorer la cartographie de l’aléa submersion marine existante des plans de prévention des risques (PPR).

Partenaires

  • Service de l’urbanisme de Polynésie Française
  • Météo-France Polynésie
BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34