MODELISATION DE L’IMPACT DU CHANGEMENTCLIMATIQUE SUR L’EROSION DES DUNES.APPLICATION A LA CAMARGUEModelling the impact of the climatic changes on the dune erosion.The case of the Camargue.François SabatierUFR des Sciences Géographiques et de l’Aménagement,Université de Provence,13090 Aix-en-Provence, FranceCentre Européen de Recherche et d'Enseignement des Géosciences et de l'Environnement,UMR CNRS 6635, Europôle de l’Arbois, B.P.80, 13545 Aix-en-Provence Cedex 04, FranceTél: +33 (0)4 42 97 15 76, Fax: +33 (0)4 42 97 15 59, e-mail: sabatier@cerege.frRésuméDans cet article nous avons modélisé l’érosion d’une dune représentative du littoral en recul de Camargue enaugmentant l’intensité et la durée des forçages (houle et niveau de la mer) d’une tempête exceptionnelle en entrée dumodèle. Les scénarii retenus avaient pour but de représenter une éventuelle recrudescence des tempêtes dans le casd’un CC en augmentant la hauteur de houle et sa période, la hauteur du plan d’eau et la durée de +5, +10 et +20%.Nous montrons que la houle joue un rôle plus important que le niveau de l’eau sur l’érosion de la dune ; que la duréede la tempête, au delà des 4 jours simulés, ne semble pas significative sur l’érosion de la dune ; qu’une augmentationsimultanée de la force et de la durée des forçage se traduit par l’érosion la plus forte et que la force et la durée desforçages entretiennent des relations complexes qui se traduisent par des relations non linéaires sur l’érosion du cordondunaire. De plus, de faibles augmentations dans la force et/ou la durée des forçages se traduiront par des érosionssignificativement plus importantes que celles que nous connaissons aujourd’hui. Il semble donc nécessaire, voireurgent, de commencer à anticiper une augmentation de la force des tempêtes pour une gestion durable du littoral.IINTRODUCTIONLes effets à attendre du Changement Climatique (CC) pour la fin du 21ème siècle sur la morphologie des<strong>littoraux</strong> sableux dépendent essentiellement d’une accélération de la montée de la mer et d’une augmentationen fréquence et/ou en intensité de la force des tempêtes (IPCC, 2001). Dans le Golfe du Lion (Méditerranéefrançaise), les tempêtes se manifestent durant l’automne et l’hiver et s’accompagnent de vents de mersviolents. Les deux dernières tempêtes exceptionnelles (centennale - cinquantenale) de 1997 et de 1982 ontprofondément érodé et marqué le paysage littoral. Les effets des tempêtes se sont manifesté pendant lesévénement eux-mêmes (inondations marines, recul du rivage, destructions d’équipements côtiers…) maisaussi de manière durable en détruisant notamment le cordon dunaire de plusieurs plages de Camargue et duLanguedoc-Roussillon. Cette destruction a pour conséquence directe de permettre à des tempêtes de plusfaibles énergies d’inonder l’arrière plage et de mettre en péril les activités socio-économiques qui sedéveloppent dans ce secteur. Le maintien du cordon dunaire joue donc un rôle fondamental dans la limitationdes invasions marines mais ce dernier, qui est essentiellement attaqué durant les tempêtes les plus fortes,pourrait être soumis à des érosions plus intenses dans le cas d’une augmentation de la force et/ou del’intensité des tempêtes liées à un CC.Ces tempêtes, qui se présentent comme des « accélérateurs » de l’évolution de la frange littorale, sont doncparticulièrement morphogènes. Une augmentation de ces phénomènes doit être prise en compte dans laconnaissance de l’évolution du littoral en vue d’en améliorer la gestion. Pendant les tempêtes, deux
phénomènes <strong>majeurs</strong> se combinent : (1) des houles déferlantes dont l’agressivité est proportionnelle à leurhauteur et (2) une élévation temporaire du plan d’eau (surcôte) liée à la conjonction de plusieurs facteurs(dépression atmosphérique, vents de mers violents, effet du set-up et du run-up). Le niveau d’attaque desvagues est directement dépendant de l’élévation du plan d’eau tandis que l’érosion est contrôlée parl’intensité de la houle. A ces deux forçages mécaniques s’ajoute la durée de la tempête. Il est difficile dedéterminer lequel de ces trois paramètres a le plus d’influence sur l’érosion du cordon dunaire car les travauxde la littérature affichent des résultats contradictoires, certains donnant plus d’importance à la force de lahoule (Morgan et Stone, 1985 ; Dolan et Davis, 1992) tandis que d’autres soulignent le rôle du niveau del’eau (Vellinga, 1982 ; Steetzel, 1991 ; Zhang et al., 2001). Dans tous les cas cependant, une augmentationde la durée de l’événement tempétueux est considérée comme un paramètre amplificateur de l’érosion.La distinction du rôle de la force de la houle, du niveau d’eau et de la durée de la tempête sur l’érosiondunaire prend tout sont intérêt dans le cas d’un CC qui pourrait affecter ces trois paramètres simultanémentou non. Nous proposons ainsi dans cet article, de modéliser l’érosion d’une dune « idéale » du littoral enrecul de Camargue soumise à des tempêtes extrêmes. Plusieurs scénarii de tempêtes, faisant varier l’intensitéet la durée des houles et du niveau de la mer par rapport à une tempête extrême de référence (tempête de1997), sont testés en vue de définir les risques d’érosion du cordon dunaire à attendre dans l’hypothèse d’unCC.II MÉTHODOLOGIEII.1Le modèle utiliséL’érosion du cordon dunaire pendant les tempêtes est simulée à partir du modèle 2DV SBEACH (StorminducedBEach CHange) (Larson and Krauss, 1989). Ce modèle calcule les transformations d’un profil deplage en fonction des conditions de houle au large (hauteur, période, direction), du niveau marin instantané(élévations) et du vent (force, direction). Ce modèle de comportement, qui se base sur des équations semisempiriques, a été spécialement conçu pour reproduire l’érosion de la berme et des dunes pendant lestempêtes. Comparativement aux modèles mathématiques d’érosion de dune (Vellinga, 1986 ; Komar et al.,1999), ce modèle numérique présente l’avantage d’intégrer la durée des événements ainsi quel’enchaînement temporel des variations de la houle et du niveau de la mer. Cette spécificité nous permettrade mettre en évidence le rôle que jouent séparément et conjointement l’intensité et la durée des forçages surl’érosion dunaire. Il existe d’autres modèles 2DV d’évolution du profil de plage (UNIBEST, CROSMOR,LITPACK), cependant ces derniers n’ont pas été conçus spécifiquement pour la dune mais pour décrire lamorphodynamique de la zone du déferlement (Van Rijn et al., 2003). SBEACH est par contre quelquefoisviolemment critiqué (Thieller et al., 2000) du fait de son caractère semi empirique. En effet, SBEACH nedécrit pas précisément tous les processus physiques affectant la transformation de la houle, les courants et letransport sédimentaire depuis la zone du déferlement jusqu’au jet de rive. Il est par ailleurs surtout critiquépour son utilisation abusive lors de projet d’ingénierie sur les côtes américaines. Cependant, pour les plagesde Camargue, il se montre paradoxalement plus robuste que d’autres modèles où les processus physiques dela houle sont, en théorie, mieux décrits (Morellato et al., 2004). En effet, SBEACH a été calibré avec succèssur deux profils de plage de Camargue sur la base d’une analyse de 16 tempêtes (Morellato, 2004). Cecalibrage et cette validation nous permet, aujourd’hui de pouvoir utiliser ce modèle selon différents scénariide forçages.II.2Les scénarii de tempêtesLes scénarii de forçages retenus concernent une augmentation de l’intensité et de la durée des variations dela houle (hauteur et période) et du niveau d’eau d’une tempête extrême. Les caractéristiques de la tempêtecentennale de 1997 ont été choisie comme tempête de référence car elle représente la dernière tempêteextrême qu’a connu le littoral du Golfe du Lion pour laquelle nous disposons de données météo marinesmesurées in situ. La houle est mesurée au large de Sète (-20 m environ) et la marégraphie dans la partiecentrale du littoral delta du Rhône (Grau de la Dent). A partir de cette tempête, nous avons donc choisiplusieurs scénarii (table 1 et figure 1)) en définissant 15 cas d’augmentation de la force et/ou de la durée destempêtes Les simulations choisies (table 1) visent d’abord à déterminer lequel des deux forçages : hauteur duplan d’eau et intensité de la houle joue un rôle prépondérant sur l’érosion de la dune (cas 2 et 3) ainsi qu’à
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