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Une meilleure modélisation des surcotes en bord de mer

28.10.2013
Les risques de submersion en bord de mer sont liés en particulier aux phénomènes de "surcotes" marines. Ces dépassements anormaux de niveau d’eau peuvent connaître des pics (pendant les tempêtes), que la plupart des modèles de prévision sous-estimaient jusqu’ici. Une étude menée par le BRGM avec l’Ifremer a porté sur l’amélioration de la modélisation, précisément en Manche-Gascogne, dans le cadre du projet Previmer-Surcotes.

L'enjeu est important : il s’agit d’améliorer la compréhension des surcotes, et donc de mieux les modéliser, afin de faciliter leur prévision pour limiter les risques de submersion. En présence de phénomènes météorologiques (dépressions, vent…) ou océanographiques (vagues, houle, courants…), le niveau de la mer peut s’écarter notablement de la valeur attendue en l’absence de ces perturbations, sous la seule influence de la marée. Les surcotes sont ces dépassements "anormaux" du niveau d’eau lorsque le niveau est supérieur à la prédiction. Il faut en particulier être plus précis dans le calcul des pics.

Le BRGM a pu travailler, dans le cadre d’une convention de recherche et développement avec l’Ifremer, à l’amélioration de cette modélisation sur les façades atlantique et Manche de la France métropolitaine. Ces études se sont inscrites dans le projet d’océanographie côtière opérationnel Previmer (www.previmer.org), projet qui associe les organismes Ifremer, Shom, Météo France, Mercator Océan, BRGM et IRD, au sein du contrat de Plan État- Région Bretagne avec le concours des Pôles mer Bretagne et PACA et du Fonds européen de développement régional. Les fruits du projet Previmer-Surcotes ont été intégrés dans les chaînes de production de Previmer. Ainsi, les prévisions en ligne bénéficient de ce travail.

Surcote instantanée maximale pour les événements de novembre 2007 et mars 2008.

Surcote instantanée maximale pour les événements de novembre 2007 et mars 2008. © Idier et al. (2012).

Modéliser la zone Manche-Gascogne

Le phénomène fait depuis longtemps l’objet de l’attention de chercheurs du monde entier. Des avancées scientifiques conséquentes ont ainsi déjà été réalisées, permettant par exemple d’améliorer la compréhension des causes météorologiques, grâce à une meilleure prévision de certains phénomènes locaux comme les brises de mer, complexes comme le vent près du relief ou potentiellement dangereux comme les orages. Des travaux ont également été menés sur l’impact du vent et des vagues sur les niveaux d’eau, ou encore de phénomènes hydrodynamiques littoraux (tels que le wave setup).

La modélisation utilisée dans le projet Previmer quant à elle, est assez fine : elle est basée sur des emboîtements de modèles pour atteindre, le long de certaines portions du littoral métropolitain, des résolutions spatiales d’une centaine de mètres seulement, la boîte "mère" ayant une résolution spatiale de quelques kilomètres. Le groupe de travail, constitué en 2009 avec le BRGM, coordonné par l’Ifremer et le Shom en partenariat avec Météo France, cherche à améliorer précisément la modélisation des surcotes pour la zone Manche-Gascogne. "On veut définir un modèle optimal de surcotes, par rapport à l’état de l’art" explique Déborah Idier, chef de projet au BRGM.

Au menu de Previmer-Surcotes, les principaux processus intervenant dans la dynamique des surcotes : la tension de surface induite par le vent, la pression, les interactions entre marée et surcotes, le wave setup provoqué par le déferlement des vagues et l’impact de la qualité des données météorologiques. Focalisé sur les sites de Dunkerque, Saint-Malo, Le Conquet et La Rochelle, le projet a porté sur l’étude de surcotes aussi bien à l’échelle dite "événementielle" (les événements survenus en novembre 2007, février 2008, mars 2009 et février 2010), que "pluriannuelle" entre 2003 et 2010. Le groupe de travail propose aujourd’hui une modélisation optimale qui combine à la fois un modèle de surcote de grande emprise (objet du projet Previmer-Surcotes) et des modèles de niveaux d’eau plus régionaux. Plusieurs résultats importants ressortent…

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

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

Les vagues à l’origine de 50% de la surcote totale !

D’une part, l’étude du wave setup a montré que la contribution des vagues pouvait atteindre jusqu’à 50 % de la surcote totale ! Un impact majeur sur les niveaux d’eau, en particulier lors des fameux pics. D’autre part, l’étude des interactions entre marée et surcote montre aussi des conséquences non négligeables, avec une variation de niveau qui peut atteindre plusieurs dizaines de centimètres au moment de la pleine mer.

Ces résultats sont toutefois à approfondir. En particulier, des modèles météorologiques opérationnels de nouvelle génération comme Arome de Météo France devraient permettre d’améliorer encore la qualité des prévisions.