Cyclones tropicaux, érosion et risques littoraux

Les cyclones¶

Description des cyclones tropicaux¶

s’appuyer sur l’ouvrage les cyclones tropicaux pour cette partie

Définition¶

Un cyclone tropical est “une perturbation météorologique qui naît en général dans la zone tropicale et présente en surface un centre de basse pression atmosphérique avec des vents qui tournent autour, dans le sens contraire des aiguilles d’une montre (c’est l’inverse dans l’hémisphère Sud) dans un rayon de plusieurs centaines de kilomètres” Audoin, 2012.

Plus rigoureusement, un cyclone est un "enroulement nuageux, quasi-circulaire, de type « convection profonde organisée », avec un diamètre de quelques centaines de km et qui présente en général un œil au centre. Il n’est pas pourvu de système frontal malgré l’air chaud au niveau de l’œil. Il se forme essentiellement dans l’hémisphère d’été, mais on peut en observer en hiver sur le Pacifique nord-ouest.” noauthor_173690_nodate.

C’est une “machine thermique” qui “évacue la chaleur que les océans tropicaux ont stocké dans leur 50 premiers mètres en réponse à l’apport d’énergie par le rayonnement solaire renforcé au cours de l’été”, qui ont une puissance considérable noauthor_173690_nodate.

Un cyclone tropical se distingue des dépressions tropicales et des cyclones extratropicaux :

• par rapport à un cyclone extratropical, se forme et survie dans la zone tropicale (entre les deux tropiques)

• par rapport à une dépression tropicale : plus fort qu’une dépressions tropicale

Cyclogenèse, trajectoire et évolution¶

Comment se forme un cyclone ? => explication de la cyclongenèse, des conditions nécessaires, des facteurs qui font qu’un cyclone prend ou perd de la puissance

Quelle est la vie d’un cyclone ? => notion de trajectoire, bassin, surveillance par autorités ?

Les mécanismes adverses dans un cyclone : vagues, précipitations et vents¶

En quoi un cyclone constitue-t-il un aléa ? => explication des 3 canaux d’aléa des cyclones + explication de pourquoi on s’intéresse particulièrement au risque vague submersion.

Les cyclones tropicaux constituent des aléas par trois canaux principaux : les vents violents, les précipitations intenses et les phénomènes liés à l’état de la mer (vague et submersion)/

Les vents violents sont la forme d’impact la plus immédiate

Les précipitations intenses touchent également formtement les installations et les populations.

Les phénomènes maritimes sont constitués de deux phénomènes joints : d’une part, une hausse locale du niveau de la mer (marée cyclonique), liée à l’aspiration provoquée par la dépression; d’autre part, à l’accumulation d’eau poussée par le vent le long d’une vague. A cette élévation du niveau de la mer sur le littoral s’ajoutent des vagues (houle cyclonique) dont l’énergie mécanique est plus importante. L’association de ces phénomènes est particulièrement impactante pour le littoral.

De ces différents canaux, nous nous intéresserons plus particulièrement aux phénomènes liés à la mer. En effet, ceux-ci impactent plus particulièrement le littoral; sont associés à d’autres risques liés à l’évolution du climat (érosion, hausse du niveau de la mer, recul du trait de côte); enfin, ils sont susceptible d’être adressés avec des politiques publiques d’aménagement du territoire.

Les cyclones dans le changement climatique¶

Quelle est l’évolution des cyclones dans un contexte de changement climatique ? => montrer l’incertitude qui entoure les cyclones dans le contexte du changement climatique 1/2 revue de littérature ou quelques articles qui parlent des débats en cours dans la littérature article de référence : Walsh et al., 2016, table 15.1 de Intergovernmental Panel On Climate Change (Ipcc), 2023

Evolution de l’activité cyclonique dans le contexte de changement climatique¶

Evolution des cyclones : Kossin et al., 2020

Walsh et al., 2016 décrit l’évolution des cyclones tropicaux dans un contexte de changement climatique. Même s’il n’y a pas de tendance très claire qui se dégage des exercices de modélisation, il s’accorde sur trois points :

Climate models mostly continue to predict future decreases in global TC numbers, projected increases in the intensities of the strongest storms and increased rainfall rates. (Walsh et al., 2016, p. 65) (pdf)

article de référence : Walsh et al., 2016, table 15.1 de Intergovernmental Panel On Climate Change (Ipcc), 2023 plus précisément sur la Martinique : Cantet et al., 2021

Les effets d’interaction avec d’autres tendances : érosion, hausse du niveau de la mer¶

Par ailleurs, à cyclone égal, l’augmentation du niveau de la mer peut contribuer à un risque cyclonique plus important.

Sea level rise will likely contribute toward increased storm surge risk. (Walsh et al., 2016, p. 65) (pdf)

L’importance des événéments extrêmes pour l’évaluation des impacts¶

rappel que ce qui est important pour l’évaluation des impacts, c’est la présence d’événéments extremes, et pas tellement la moyenne

Several studies50–52 provide evidence that predicting societal impacts also requires explicit inclusion of hurricane size and translation speed changes. (Walsh et al., 2016, p. 77) (pdf) #jaune

Note that physical factors like storm size and intensity are difficult for global models to simulate directly unless very fine resolution is used, yet these are factors that are important for societal impacts of TCs, which are largely dominated by the rarer, high-intensity storms. (Walsh et al., 2016, p. 77) (pdf)

=> ça peut être contradictoire avec mon approche qui consiste à voir les phénomènes de vague submersion liés à des cyclones comme des cas particuliers de vague / submersion généraux => dans un cas je choisis de généraliser pour avoir une continuité avec d’autres phénomènes, dans l’autre je restreint mon analyse aux seuls cas extremes.

De la zone cotière au littoral : définition et enjeux¶

Qu’est-ce que le littoral ? Définition + 1/2 articles qui critiquent / confirment cette définition ?

On cherche à avoir une définition très systémique et englobante du littoral. Cependant, puisque c’est difficile à définir, on va commencer par définir le trait de côte, armature du littoral, puis l’écosystème cotier, puis le socio-écosystème littoral.

=> document de référence : figure IPCC_AR6_WGII_Figure_15_004.png

Commentaire autour de cette figure :

• trois grandes familles d’écosystèmes : terrestres, côtiers, océaniques

• des grandes familles d’action / d’évaluation de la qualité des écosystèmes : reforestation, agriculture durable, agroforesterie

• des éléments du système en bonne santé : mangrove, plage, herbiers, corails, eaux souterraines, prairies, sols

Voir s’il y a plus de littérature sur la définition du littoral dans le GIEC

Le trait de côte et ses multiples définitions¶

Dans cette section, on définit d’abord le trait de côte. On montre ensuite que cette définition, qui implique une séparation nette entre la mer et la terre, est insatisfaisante. En effet, de part et d’autre de ce trait, les espaces terrestres et maritimes interagissent entre eux. Ils forment ainsi une bande, la bande cotière, qui n’est ni tout à fait la mer, ni tout à fait la terre, et un peu des deux à la fois. Cette translation sémantique traduit aussi une conception disciplinaire différente. On n’étudie ni la mer jusqu’à sa marge, ni la terre jusqu’à sa marge, mais bien l’endroit où les deux se rejoignent. Ainsi, la bande cotière n’est pas seulement une limite. C’est avant tout une interface, tant entre deux milieux qu’entre différentes approches. On montre enfin qu’une dernière translation sémantique opère quand on passe de la bande cotière au littoral. Si la bande cotière révèle une approche liées aux sciences physiques et du vivant, la notion de littoral incorpore les activités anthropiques. C’est cette dernière notion que nous mobiliserons pour décrire notre espace, qui est à la fois écosystème et sociosystème.

Le trait de côte, armature du littoral mais pourtant concept pas si évident à définir.¶

Pour des définitions précises du trait de côte : Boak & Turner, 2005

La zone cotière, ou l’épaisseur du trait de côte.¶

Ce qui entoure le trait de côte : définition de la zone cotière.

Randolph A. McBride & Christopher T. Seminack, 2026 => définition de la zone cotière du point de vue géomorphologique.

L’extension spatiale de la zone cotière est définie comme l’endroit où les processus cotiers ont eu un effet :

Specifically, the upper and lower boundaries of the coastal zone correspond to the elevational range over which coastal processes have operated during the Quaternary period, and include the coastal plain (Quaternary deposits only), shoreface, continental shelf, and the waters that cover the shelf and shoreface, as well as waters filling coastal water bodies, such as estuaries, bays, lagoons, sounds, harbors, and inlets (Inman and Brush 1973; Masselink, Hughes, and Knight 2011). (Randolph A. McBride et Christopher T. Seminack, p. 1) (pdf)

Cette définition est très physique. Elle ne prend pas du tout en compte les éléments anthropiques ou terrestre de la bande cotière, mais surtout les éléments à base d’eau.

Cette approche est assez commune au sein des définitions citées ; néanmoins, deux définitions ressortent avec une conception plus large de la bande littorale, qui inclut une part terrestre :

• Vernberg and Vernberg (2001), qui prend en compte les éléments qui sont influencés par la côte

• le Millennium Ecosystem Assessment (2003), prend en compte une zone de - 50 mètre à + 50 mètres (ou 100km de la côte); c’est probablement la zone qui nous intéresse le plus

On peut aussi se pencher sur d’autres définitions, plus liées à l’administration et à des définitions légales, comme celle-ci : Vallega, 1997 => définition et enjeux de la zone cotière pour le développement durable, exemple de la Méditerranée

Le littoral, interface entre sociosystème et écosystème.¶

Notre approche est tournée autour de l’interface. La zone cotière, ou bande littorale (problement pas la même chose, à redéfinir). Nous nous intéressons donc à une conception large de la bande cotière, qui inclut une partie marine et une partie terrestre. Nous retrouvons ainsi la figure du GIEC citée plus haut, pour nous intéresser de manière systèmique aux éléments en question. Cet approche du littoral comme lieu de l’interface est celle donnée par Corlay, 1995

Le littoral ainsi considéré doit être appréhendé comme un système aux éléments multiples, mais dont les deux principales composantes sont, d’une part l’écosystème, c’est-à-dire un milieu aux potentialités diverses et aux fortes contraintes physiques et, d’autre part, le sociosystème, combinaison de facteurs qui relèvent de la société, la dynamique du système résultant d’interactions complexes entre la dynamique naturelle et la dynamique sociale. (Corlay, 1995, p. 250) (pdf).

Milanés Batista et al., 2017 => apport de concepts zonaux pour délimiter la bande littorale

Le rapport Piquard (1973) redéfinit le littoral dans une acceptation plus large que celle de sa dimension terrestre, en l’envisageant comme “une zone allant de la mer côtière à l’arrière-pays”. Suivant ce rapport, la gouvernance de cette zone d’interface a évolué, mais des documents et insitutions gouvernent les deux côtés du trait de côte dans des documents communs Lozachmeur, 2024.

Plus précisément dans le cas de la martinique

Pastel & Saffache, 2023

Nous avons ainsi définit un espace, c’est à dire une portion terrestre. Nous avons aussi définit le prisme à travers nous appréhendons cet espace. D’abord, à travers la notion de trait de côte, c’est une une ligne, qui délimite et sépare deux environnements distincts. Conceptualisée comme bande cotière, cet espace devient un écosystème, dont les éléments terrestres et maritimes interagissent. Enfin, en évoluant vers la notion de littoral, on associe à cet écosystème un sociosystème, riche de son histoire et de ses éléments anthropiques. Dans les sections suivante, nous décrivons les éléments qui composent la bande littorale, à la fois dans les écosystèmes et dans les sociosystèmes.

Les composants d’un écosystème cotier tropical¶

Qu’est-ce que le littoral vu d’un cyclone ? => important de définir plus précisement la notion de bande littoral. peut être une évolution en termes de concepts ? Genre partir du trait de côte, puis élargir aux ecosystèmes côtiers (Laigre), puis au socio-écosystème. => quelle portion du littoral est concernée par les phénomènes cycloniques ? => comment se comporte-t-elle ? Dynamique, rétroaction, etc (voir thèse UWI) en cours

On peut décrire cette figure par les différents éléments qui la composent. Pour une descriptions des éléments non anthropiques, on s’appuie essentiellement sur la structure de 2.3 de Laigre, 2024 :

mangrove¶

apports de Laigre 2024 généraux sur la mangrove, et notamment les effets de la mangrove sur l’érosion et l’énergie mécanique des vagues

apports sur la mangrove :

• présentation générale des écosystèmes de mangrove : Fond français pour l'environnement mondial, 2026

• rapport de la FAO sur les mangroves dans le monde : FAO, 2023

• world atlas of mangroves, distribution de la mangrove, définition de la mangrove Spalding et al., 2010

=> peut être des éléments plus contextualisés ?

barrière de corail¶

Pas vraiment de revue de littérature, mais Laigre 2024 est assez complet sur ce sujet (notamment figures et schéma)

herbiers¶

• atlas mondial des herbiers de l’UNEP (un peu ancien - 2003 - mais donne une bonne vue d’ensemble et des éléments de définition) : Green & Short, 2003

• apports directs de Laigre 2024

dunes et plages¶

article un peu ancien mais qui définit les dunes et leurs classification : Hesp, 2011

• apports directs de Laigre 2024

Interaction avec les activités anthropiques : le socio-écosystème¶

Le littoral plus précis : contour et définition d’un socio-écosystème littoral dans le cas d’une petite île tropicale.

ce serait bien de définir aussi les éléments qui sont compris dans le sociosytème, pour répondre à la partie avant

La question de la délimitation : entre logique légale et gestionnaire.

refs:

Les éléments anthropiques de l’espace littoral¶

Littoral et cyclones : risques¶

Le risque est exacerbé par l’interaction des cyclones avec d’autres éléments : SLR, érosion, fragilisation des écosystèmes => cette interaction est majeure et centrale :

Recent studies confirmed that observed ESL events causing extensive flooding generally resulted from compound effects, including the combination of SLR (Section 3.2.2.2 and Cross-Chapter Box SLR in Chapter 3) with ETCs, TCs and tropical depressions (WGI AR6 Sections 11.7.1 and 11.7.2, Seneviratne, 2021), ENSO-related highwater levels associated with high or spring tide and/or local human disturbances amplifying impacts (high confidence). (Intergovernmental Panel On Climate Change (Ipcc), 2023, p. 2053) (pdf)

Intergovernmental Panel On Climate Change (Ipcc), 2023

Risques mécaniques : érosion et puissance mécanique des vagues¶

Quel est le risque auquel on s’intéresse ici spécifiquement : risque de vague submersion exacerbé dans le contexte d’un cyclone tropical (et non sargasse, et non vent) Pourquoi ? => parce que plus proche de mesures d’adaptation par l’aménagement du territoire / infrastructure => reboucle vers notion de plannification

On traite ici des effets des écosystèmes littoraux tropicaux sur les risques cotiers Laigre, 2024 2.3.2 :

• réduction de la puissance mécanique des vagues

• (+) changement du spectre des vagues (on peut peut être regrouper ces deux là ?)

• atténuation de l’érosion

Puissance mécanique des vagues¶

Pour une définition précise des mécanismes de puissance mécanique des vagues : section 2.2.2 de Laigre, 2024

Erosion¶

Notamment :

Erosion during storms is primarily a cross-shore process that is induced by unusual wave collision on the beach, leading to the transportation of sediment offshore. The recovery of the beach after a storm event may take weeks to months, while dune reconstruction may take months to years (Bascom 1953; Shepard 1950). (Laigre, 2024, p. 51) (pdf) #quoi

Exemple à la réunion dans Duvat et al., 2016 et Irma Rey et al., 2019

Interactions entre les différents éléments du système dans la dynamique des risques¶

=> notamment effet d’interaction fort entre mangrove, herbiers et coraux dans la réduction de la puissance mécanique des vagues, en conditions de storm ou non storm Guannel et al., 2016

Risque dans l’interaction avec populations : exemple de McNamara et al., 2019 (peut être jonction avec l’axe aménagement / adaptation ?)

Interpréter le risque cotier : cadre théorique¶

Définitions et cadre théorique¶

Quels sont les risques posés par les cyclones au littoral ?

Grille d’analyse du risque cyclonique sur le littoral => article de référence : Leaman et al., 2021

Cadrage général de l’évaluation du risque “naturel” sur le littoral : Escudero Castillo et al., 2012

Mesures et évaluation des dommages : analyse-coût bénéfice, etc¶

Evaluation purement physique :

• Lin et al., 2010 évaluent la distribution de la hauteur de storm surge dans le contexte de New York

• Dullaart et al., 2021 évaluent la combinaison entre storm surge et storm tide, en combinant cyclones tropicaux et extratropicaux

Mesure du coût d’un cyclone tropical :

• Hallegatte et al., 2011 : évaluation coût bénéfice des mesures de protection contre la hausse du niveau de la mer (pas de prise en compte spécifique des cyclones), intégration directe des enjeux via des systèmes d’information géographique et la distribution spatiale de la population et de l’exposition (financière) => cadrage très proche de ce qui se fait avec CLIMADA. Attention, ce qui est pris en compte est ce qui est ASSURE !! => énorme biais monétaire

Peut-on les mesurer ? est-ce que c’est fait ? Fonction de dommage du risque cyclonique ? => checker ça : McNamara & Jackson, 2019

Rapport du GIEC : AR6 WGII chap 3 et 15 à lire absolument => en cours

Czajkowski & Done, 2014 fait une étude de cas de dommages cycloniques et en comparant deux cyclones au même endroit, montre que les impacts sont différents

Conclusion¶

Eventuellement ce serait intéressant d’avoir une figure ici, inspirée de la figure du GIEC, avec à peu près le même cadrage, mais avec les éléments que j’ai définit ici.

Un intérêt pour ce genre de recherche :

Against the background of global climate change and sea level rise, it is important to carry out quantitative assessments on the potential risk of TC-induced storm surge and flooding to densely populated cities and river deltas. (Walsh et al., 2016, p. 65) (pdf)