Conséquences du changement climatique sur les risques côtiers en Nouvelle-Aquitaine : état des connaissances Rapport final BRGM/RP-66465-FR Septembre 2016 Conséquences du changement climatique sur les risques côtiers en Nouvelle-Aquitaine : état des connaissances Rapport final BRGM/RP-66465-FR Septembre 2016 Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du BRGM AP15AQI041 Gonéri Le Cozannet Avec la collaboration de Thomas Bulteau, Audrey Baills et Manuel Garcin Approbateur : Vérificateur : Nom : Nicolas Pédron Nom : Cyril Mallet Fonction : Directeur du BRGM Fonction : Ingénieur risques côtiers Nouvelle-Aquitaine Date : 07/08/2017 Date : 27/09/2017 Signature : Signature : Le système de management de la qualité et de l’environnement est certifié par AFNOR selon les normes ISO 9001 et ISO 14001. Mots-clés : changement climatique, élévation du niveau de la mer, Nouvelle-Aquitaine, érosion, submersion, côte sableuse, côte rocheuse, estuaire, zones limono-vaseuses En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : LE COZANNET G., BULTEAU T., BAILLS A. et GARCIN M. (2016) - Conséquences du changement climatique sur les risques côtiers en Nouvelle-Aquitaine : état des connaissances. Rapport final. BRGM/RP-66465-FR, 74 p., 27 ill., 3 tabl. © BRGM, 2016, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM. Changement climatique et risques côtiers en Nouvelle-Aquitaine Synthèse e rapport est réalisé dans le cadre du programme complémentaire « Adaptation au C Changement Climatique » de l’Observatoire de la Côte Aquitaine, financé par la Région Nouvelle-Aquitaine, la DREAL Nouvelle-Aquitaine, l’Europe (fonds FEDER) et le BRGM. Il est destiné au comité de suivi de l’étude : membres du Comité Technique de l’OCA (BRGM, ONF, Région Nouvelle-Aquitaine, DREAL, Départements de la Gironde, des Landes et des Pyrénées-Atlantiques, Syndicat Intercommunal du Bassin d’Arcachon), GIP Littoral Aquitain, GIP ATGeRi (Aménagement du Territoire et Gestion des Risques) et DDTMs (Directions Départementales des Territoires et de la Mer de la Gironde, des Landes, des Pyrénées- Atlantiques et de la Charente-Maritime). L’objectif de ce rapport est de dresser un état des connaissances concernant l’impact potentiel du changement climatique sur les aléas littoraux (érosion côtière, recul du trait de côte et submersion marine) en Nouvelle-Aquitaine, avec un focus particulier sur l’ex-région Aquitaine. Le projet a en effet été lancé avant la fusion des régions et le programme était initialement circonscrit à l’ex-région Aquitaine. Un effort a néanmoins été porté pour étendre autant que possible l’étude au territoire de Charente-Maritime. Le degré d’exhaustivité des informations contenues dans ce rapport n’est cependant pas identique entre le territoire ex- aquitain et la Charente-Maritime. Ce rapport constitue donc un point de départ pour le programme « Adaptation au Changement Climatique » de l’Observatoire de la Côte Aquitaine, qui prévoit ultérieurement d’analyser des mesures d’adaptation au regard des effets anticipés du changement climatique. Pour l’essentiel, ce rapport se base sur une revue des connaissances à sa date de rédaction (2016). Cependant, il comprend également une analyse de données existantes (ex : séries marégraphiques dans le Chapitre 2), ainsi qu’une première analyse de l’ampleur et de la rapidité des changements à venir, pour quatre systèmes côtiers idéalisés de la région Nouvelle- Aquitaine (Chapitre 4). Après l’introduction du Chapitre 1, ce rapport examine successivement les questions de l’élévation du niveau de la mer (Chapitre 2), de l’évolution des autres variables hydro- météorologiques (vagues, niveaux d’eau, débit des fleuves ; Chapitre 3), et des conséquences pour les littoraux (Chapitre 4). Les éléments rassemblés dans ce rapport mettent en évidence que le changement climatique, à travers l’élévation du niveau de la mer, aura des effets majeurs pour la submersion marine et l’érosion côtière pour les côtes sableuses, limono-vaseuses et les estuaires de la région Nouvelle-Aquitaine. Dans tous les cas, il sera nécessaire de s’adapter à des hauteurs d’eau plus élevées lors des tempêtes. En revanche, une aggravation généralisée de l’érosion et la submersion permanente de zones basses peut encore être évitée si le niveau de la mer ne s’élève pas trop vite. Les conclusions de ce rapport sont présentées ci-dessous. Le Chapitre 2 examine la question de l’élévation du niveau de la mer. Il procède à une revue de la littérature scientifique et à une analyse des données existantes, afin d’apprécier non seulement la composante climatique de l’élévation du niveau marin, mais aussi les effets des mouvements verticaux du sol en zones côtières. Ce chapitre montre que l’élévation du niveau BRGM/RP-66465-FR - Rapport final 3 Changement climatique et risques côtiers en Nouvelle-Aquitaine de la mer en région Nouvelle-Aquitaine est proche de la moyenne globale (3,2 mm/an depuis 1993). Il rappelle que des mouvements verticaux du sol sont suspectés dans certaines zones de la région Nouvelle-Aquitaine (Bassin d’Arcachon), sans qu’il soit aujourd’hui possible de les quantifier précisément. Enfin, il montre que l’élévation du niveau marin se poursuivra au cours des prochaines décennies et siècles. Dans le cas d’une réduction importante des émissions de gaz à effets de serre, conduisant à maintenir le réchauffement climatique en deçà de 2°C par rapport à la période pré-industrielle, le GIEC anticipe qu’il y a deux chances sur trois que le niveau de la mer soit inférieur à 61 cm en 2100, par rapport à la période 1986-2005 (versus 98 cm avec une poursuite des émissions de gaz à effet de serre). Il estime également qu’il y a une chance sur trois que ces seuils soient dépassés dès 2100, si la fonte des calottes polaires antarctique et groenlandaise s’accélère. Le Chapitre 3 examine les conséquences du changement climatique sur les autres variables hydrométéorologiques contrôlant les aléas côtiers de submersion marine et d’érosion côtière : caractéristiques des vagues, régimes de tempêtes et de surcotes, débits des rivières. Pour ce qui concerne la région Nouvelle-Aquitaine, un phénomène majeur est une réduction des débits des rivières, qui pourrait atteindre 20 à 50% en été dès le milieu du XXIème siècle. Les autres changements demeurent aujourd’hui masqués par la variabilité du climat et les incertitudes des modèles. En revanche, il est certain que les hauteurs d’eau lors de tempête deviendront plus élevées, par simple superposition de l’élévation séculaire du niveau de la mer avec un régime de tempêtes qui serait peu modifié par le changement climatique. Le Chapitre 4 examine les conséquences du changement climatique pour quatre sites idéalisés de la région Nouvelle-Aquitaine, notamment en termes de submersion marine, érosion côtière et recul du trait de côte : grands estuaires (cas de la Gironde), zones limono- vaseuses (telles que le Bassin d’Arcachon), littoraux sableux (tels que la côte sableuse aquitaine) et côtes à falaises (telles que la côte rocheuse basque). Les résultats présentés s’appliquent à de nombreux systèmes côtiers, mais doivent être interprétés en considérant le contexte local. Ainsi, une extension de l’analyse des impacts du changement climatique à l’ensemble de la côte de la région Nouvelle-Aquitaine nécessiterait la définition de systèmes côtiers idéalisés représentatifs du littoral charentais1. Deux périodes de temps peuvent être distinguées : - actuellement (i.e., pour quelques décennies encore), les aléas côtiers demeureront marqués principalement par la variabilité du climat, les actions humaines et les déficits sédimentaires ; - ultérieurement (i.e., probablement entre le milieu et la fin du XXIème siècle), l’élévation du niveau de la mer deviendra le facteur majeur d’aggravation des aléas côtiers, notamment de submersion marine. Si l’on se réfère aux scénarios d’élévation du niveau de la mer du GIEC, la période critique de transition semble se situer au milieu du XXIème siècle, pour ce qui concerne les submersions marines. Dans la section 4.1, nous rappelons que, par ailleurs, les impacts du changement climatique pour les écosystèmes côtiers sont déjà avérés dans de nombreuses régions du monde. En conclusion, si le réchauffement climatique excède le seuil de 2°C par rapport à la période pré-industrielle, l’adaptation aux effets du changement climatique en zones côtières deviendra extrêmement problématique dès le milieu ou la fin du XXIème siècle. En effet, seuls les scénarios compatibles avec cet objectif des 2°C laissent des chances significatives de limiter la vitesse 1 Action non prévue lors de la contractualisation. 4 BRGM/RP-66465-FR - Rapport final Changement climatique et risques côtiers en Nouvelle-Aquitaine d’élévation du niveau marin en-deçà de 1 m par siècle. Aussi, la mesure la plus urgente consiste à réduire les concentrations de gaz à effets de serre dans l’atmosphère, via des politiques régionales (transport et énergie notamment) compatibles avec l’accord de Paris sur le climat (COP-21). Au contraire, ce rapport met en évidence que si l’élévation du niveau de la mer suit les prévisions du GIEC, il ne sera nécessaire de mettre en œuvre des mesures d’adaptation spécifiques que dans quelques décennies (probablement entre le milieu et la fin du XXIème siècle). Les mesures d’adaptation existantes ou envisageables font l’objet d’un autre rapport de ce programme complémentaire de l’Observatoire de la Côte Aquitaine. Elles recouvrent des actions telles que le rehaussement de niveaux de protection (ex. digues) ou des reculs stratégiques. Le présent rapport met en évidence que, pour quelques dizaines d’années encore et si l’élévation du niveau de la mer suit les projections du GIEC, ces mesures d’adaptation ne devront faire face qu’à des phénomènes côtiers représentatifs du climat actuel. La réglementation actuelle donne un cadre pour examiner simultanément ces questions d’adaptation et d’atténuation à l’échelle régionale (ex : anciens schémas régionaux climat-air- énergie). Dans ces domaines, les atouts de la région Nouvelle-Aquitaine sont nombreux. Ainsi, la dynamique régionale insufflée par la Région, l’État, le GIP Littoral Aquitain, la communauté scientifique (Acclimaterra) et leurs partenaires est exemplaire pour ce qui concerne les questions d’adaptation. Cependant, des opportunités existent également pour ce qui concerne l’atténuation : politique de transports conduisant à réduire les émissions, mesures augmentant l’efficacité énergétique, recours aux énergies renouvelables telles que la géothermie, stockage géologique du CO , etc. Pour nos économies, confrontées à la nécessité d’une transition 2 énergétique rapide, il s’agit là d’un enjeu de compétitivité mondiale, dont les acteurs majeurs ne sont pas encore définitivement positionnés. BRGM/RP-66465-FR - Rapport final 5 Changement climatique et risques côtiers en région Nouvelle-Aquitaine Sommaire 1. Introduction ........................................................................................................................ 11 1.1. CADRE DE L’ETUDE .................................................................................................... 11 1.2. OBJECTIF ET CONTENU DU RAPPORT .................................................................... 11 1.3. PERIMETRE TERRITORIAL CONSIDERE DANS CE RAPPORT ................................ 12 2. Les évolutions attendues de l’élévation du niveau de la mer ......................................... 13 2.1. EVOLUTIONS ATTENDUES AU NIVEAU GLOBAL ..................................................... 13 2.1.1. Ce que l’on observe actuellement ........................................................................ 13 2.1.2. Projections globales et régionales de l’élévation du niveau de la mer .................. 16 2.1.3. Incertitudes et sujets de recherche potentiels ...................................................... 19 2.2. EVOLUTIONS ATTENDUES EN NOUVELLE-AQUITAINE........................................... 20 2.2.1 Ce que l’on observe actuellement ........................................................................ 20 2.2.2 Incertitudes et améliorations potentielles ............................................................. 25 2.3. CONCLUSION : QUELLES VALEURS D’ELEVATION DU NIVEAU MARIN UTILISER POUR LA REGION NOUVELLE-AQUITAINE ? ............................................................ 25 3. Evolution des conditions hydrométéorologiques moyennes et extrêmes ..................... 27 3.1. NIVEAUX MARINS EXTREMES ................................................................................... 27 3.1.1. Ce que l’on observe actuellement ........................................................................ 27 3.1.2. Évolutions potentielles ......................................................................................... 27 3.1.3. Dans la région Nouvelle-Aquitaine ....................................................................... 28 3.1.4 Incertitudes et sujets de recherche potentiels ...................................................... 32 3.2. INFLUENCE DE CHANGEMENTS DE REGIMES DE TEMPETES, DE VENTS VIOLENTS, DE VAGUES, DE SURCOTES ET DE MAREES ....................................... 32 3.3. DEBITS DES FLEUVES ............................................................................................... 36 3.4. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES .......................................................................... 37 4. Impacts du changement climatique sur les zones côtières ............................................ 39 4.1. AU NIVEAU GLOBAL ................................................................................................... 39 4.2. CONSEQUENCES DU CHANGEMENT CLIMATIQUE POUR QUATRE MILIEUX COTIERS IDEALISES ................................................................................................... 44 4.2.1. Estuaire de la Gironde ......................................................................................... 44 4.2.2. Secteurs limono-vaseux ....................................................................................... 48 4.2.3. Côte sableuse ...................................................................................................... 51 BRGM/RP-66465-FR - Rapport final 7 Changement climatique et risques côtiers en région Nouvelle-Aquitaine 4.2.4. Côte rocheuse ...................................................................................................... 56 4.3. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES ........................................................................... 58 5. Conclusion .......................................................................................................................... 59 6. Remerciements ................................................................................................................... 63 7. Bibliographie ....................................................................................................................... 65 Liste des figures Illustration 1 - Mesure de l’élévation de la mer au cours du XXème siècle et depuis 1992, par analyse des données marégraphiques (figure de gauche) et altimétriques (figure de droite ; tiré de Cazenave et al, 2015). ........................................................................................... 13 Illustration 2 - Comparaison des vitesses d’élévation du niveau de la mer à différentes échelles de temps (d’après GIEC, WG1, Ch5, 2013). .......................................................................... 14 Illustration 3 - Variabilité régionale de l’élévation du niveau de la mer mesurée par les satellites altimétriques (Source : AVISO - CNES/LEGOS/CLS). ..................................................... 15 Illustration 4 - Phénomènes glaciaires impliqués dans l’ajustement isostatique global (GIA ; source : GIEC, WG1, Ch13, 2013). ................................................................................................. 16 Illustration 5 - Projections de l’élévation du niveau de la mer global au XXIème siècle : en haut à gauche : scénarios d’élévation du niveau de la mer issus du 5ème rapport du GIEC (2013) ; en haut à droite : scénarios probabilistes d’élévation du niveau de la mer prenant en compte la possibilité d’une fonte rapide des calottes polaires ; en bas : densité de probabilité représentant l’élévation du niveau de la mer en 2100 pour le scénario RCP 8.5 (sources : GIEC, 2013 ; Le Cozannet et al., 2015a). ........................... 17 Illustration 6 - Élévation du niveau de la mer en 2081-2100 comparé à 1986-2005. Ces simulations prennent en compte des changements de température, salinité et courants de 21 modèles du GIEC, sous deux scénarios de changement climatique (réduction rapide des émissions de gaz à effets de serre : RCP 2.6 ; poursuite des émissions : RCP 8.5). Elles modélisent également les effets des pertes de masses des glaciers et des calottes polaires, ainsi que les changements de pressions atmosphériques et le GIA. (Sources : GIEC, 2013 ; Slangen et al., 2014). ................................................................. 18 Illustration 7 - Elévation du niveau de la mer mesurée par les satellites altimétriques, pendant la période 1993-2014, en mm/an, sur la partie ouest du plateau continental européen (données Aviso/CNES/LEGOS ; graphique réalisé sous R). ............................................ 20 Illustration 8 - Elévation du niveau de la mer à Arcachon et Port Bloc. ..................................................... 21 Illustration 9 - Elévation du niveau de la mer à La Rochelle et à Saint-Jean de Luz. ................................ 22 Illustration 10 -Variations du niveau de la mer induites par le GIA au niveau des marégraphes de la base de données PSMSL ; données fournies par S. Jevrejeva et G. Spada, Jevrejeva et al., 2014 ; Modèles SELEN et ICE-5g - Peltier, 2004 ; graphique réalisé sous R. ....... 23 Illustration 11 - Extrait du rapport 5 du WG2 du GIEC, 2014, d’après la méthode de Hunter et al., (2013) : surélévation des défenses côtières requise pour maintenir une fréquence des évènements de submersion identique à l’actuel en 2081-2100 pour 180 ports. Le scénario de niveau de la mer utilisé est celui du RCP 4.5. ............................................... 28 8 BRGM/RP-66465-FR - Rapport final