L'élévation du niveau
des mers
Bernard Simon
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Observation du phénomène
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 Observation marégraphique
Avec plus de cent années d'enregistrements
de marégraphes, seuls Brest et Marseille possèdent,
en France, les données requises pour mettre en
évidence une variation à long terme du
niveau de la mer. En effet, les fluctuations locales
des niveaux moyens annuels sont telles que la tendance
ne peut être détectée que si la
durée des observations est voisine du siècle.
En ces deux sites, le niveau moyen a augmenté
d'environ 12 cm en 100 ans. Mais ces exemples ne sont
pas représentatifs de l'ensemble des observations
de longue durée disponibles de par le Monde.
Celles-ci révèlent effectivement une augmentation
moyenne de l'ordre de 1 à 2 millimètres
par an, mais la dispersion autour de ces valeurs est
importante. Par ailleurs, les observations disponibles
ne constituent pas un bon indicateur de l'évolution
globale en raison de la répartition très
inhomogène des observatoires, situés en
majorité dans les régions tempérées
de l'hémisphère nord.
La très forte variabilité d'un site à
l'autre est imputable principalement à des mouvements
verticaux de la croûte terrestre, que les marégraphes
ne peuvent évidemment pas détecter.
Mais ce problème est en passe d'être résolu
grâce à certaines techniques nouvelles
qui donnent la possibilité de rapporter les niveaux
à un repère absolu.
Altimétrie satellitaire
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L'analyse des données
altimétriques de TOPEX-POSEIDON acquises
est importante et une si courte durée n'est
pas suffisante pour s'affranchir des fluctuations
interannuelles. Néanmoins, la faisabilité
de cette méthode a été démontrée
et les résultats devraient s'affiner au
cours des années. En effet, pour démontrer
une variation du niveau de la mer de 1 mm par
an, il faut au moins une précision de 1
cm et une répétition des mesures
pendant au moins une décennie. TOPEX-POSEIDON
possède cette précision et s'il
n'arrive pas au bout d'une décennie de
fonctionnement, on peut espérer que d'autres
satellites prendront la relève.
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Géodésie spatiale
Les techniques modernes de géodésie
spatiale offrent désormais la possibilité
de positionner, avec une précision centimétrique,
des points spécifiques à la surface de
la Terre dans le système de référence
géocentrique International Terrestrial Reference
System (ITRS) adopté par l'Union Géodésique
et Géophysique Internationale (UGGI). Les systèmes
opérationnels tels que GPS et DORIS permettent
de rattacher les niveaux de référence
des marégraphes dans l'ITRS. On peut dès
lors surveiller l'évolution du niveau de la mer
en absolu. Des programmes internationaux et nationaux
exploitant ces techniques ont été mis
en place.
En France, dans le cadre du programme " Élévation
du niveau de la mer " du Ministère de l'Environnement,
l'Institut Géographique National propose, en
collaboration avec le SHOM, la mise en place d'un Système
d'Observation du Niveau des Eaux Littorales (SONEL)
faisant largement appel à ces techniques. Mais
pour les mêmes raisons que pour les données
altimétriques, des résultats exploitables
pour l'étude de l'évolution du niveau
des mers ne pourront être attendus avant plusieurs
années.
Gravimètre absolu
La mesure de l'accélération
due à la pesanteur à la surface de la
Terre est un moyen de détection des mouvements
verticaux de la croûte terrestre. Il existe actuellement
sur le marché un gravimètre absolu transportable
pouvant détecter une variation de la pesanteur
équivalant à une variation de hauteur
de 3 mm. Le SHOM a décidé de s'associer
à un certain nombre d'autres organismes pour
acquérir cet appareil dont le prix est très
élevé.
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Causes
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Actuellement, on peut dire seulement
que le niveau global des mers est probablement en train
de monter, mais on ne sait pas avec précision
de combien, ni si cette montée est en train de
s'accélérer. En attendant des mesures
plus nombreuses et plus précises, l'analyse des
causes possibles peut fournir une aide précieuse
pour comprendre le phénomène et éventuellement
tenter de prévoir son évolution.
Effet de serre
L'origine de l'augmentation du niveau
des mers est généralement attribuée
au réchauffement climatique dû à
l'effet de serre dont le principal agent est le gaz
carbonique atmosphérique. Les faits sont les
suivants :
- La concentration en gaz carbonique a progressé
de 25% depuis le début de l'ère industrielle.
Elle croît actuellement au rythme de 0,4 à
0,5 % par an.
- La température moyenne de l'atmosphère
s'est élevée de 0,5°C depuis
le début du siècle.
- La dernière décennie est la plus
chaude jamais enregistrée.
Cet échauffement a une influence sur le niveau
des mers par l'intermédiaire de divers processus.
Fonte des glaces continentales
Le volume d'eau stocké dans
les glaciers de montagne représente l'équivalent
de 30 à 50 cm du niveau de la mer. Sa contribution
à l'élévation a été
de 1 à 4 cm au cours du siècle passé.
Elle pourrait atteindre une dizaine de centimètres
au cours du prochain siècle.
Fonte des glaces polaires
Le volume d'eau stocké dans
les glaces polaires représente environ l'équivalent
de 80 m du niveau de la mer. Son comportement face à
l'effet de serre est l'un des plus controversés
; mais depuis les scénarios catastrophe avancés
dans les années 80 et largement diffusés
par la presse, les estimations sont régulièrement
revues à la baisse.
La possibilité d'une désintégration
de la calotte Antarctique de l'ouest, qui a alimenté
cette polémique, n'est plus guère attendue
avant plusieurs siècles. Il semble au contraire
établi que la calotte glaciaire Antarctique ait
tendance à s'engraisser. Elle est en effet généralement
soumise été comme hiver à des températures
largement négatives et un léger réchauffement
de l'atmosphère ne permettrait pas de provoquer
une fonte des glaces significative. Au contraire, un
accroissement de la température provoquerait
un accroissement de l'humidité entraînant
des chutes de neige plus abondantes et donc un stockage
d'eau au détriment des océans.
La calotte glaciaire du Groenland renferme quant à
elle l'équivalent de 7 m d'eau à l'échelle
des océans. Elle est beaucoup moins froide qu'en
Antarctique, et malgré quelques facteurs stabilisants,
devrait présenter une contribution positive à
l'évolution du niveau des mers. Néanmoins,
le bilan des contributions Antarctique-Groenland semble
devoir être légèrement négatif.
Dilatation thermique (effet stérique)
L'échauffement de l'atmosphère
se transmet à l'océan par divers processus
physiques tels que le rayonnement, la conduction, la
diffusion d'eau de précipitation ou de ruissellement.
Un accroissement de 1°C de la température
d'une colonne d'eau de mer à 15°C de 1000
m d'épaisseur entraînerait une augmentation
de niveau de 16 cm. Mais l'échauffement homogène
d'une telle couche d'eau n'est pas réaliste.
La diffusion vers les couches profondes de l'échauffement
de surface est un processus très complexe qui
doit être intégré dans le cadre
plus vaste de la circulation océanique à
l'échelle de l'Océan mondial. Elle pourrait
par exemple prendre la forme d'une moindre production
d'eaux profondes froides d'origine circumpolaire.
La contribution de ce phénomène à
l'élévation du niveau des mers au cours
du siècle passé est estimée à
4 ±2 cm. Elle pourrait être d'une quinzaine
de centimètres dans les 50 années à
venir.
Mouvements de la croûte terrestre
Les mouvements du sol sont d'origine
isostatique, tectonique ou anthropique. Ils sont évidents
à l'échelle de plusieurs milliers d'années
durant lesquelles les cycles de glaciation et déglaciation
entraînent aux latitudes élevées,
des mouvements verticaux dus à la charge des
glaces accumulées, pouvant atteindre plusieurs
centaines de mètres. Encore aujourd'hui, le "
rebond élastique " consécutif à
la dernière déglaciation qui s'est terminée
il y a 7000 ans se fait sentir de manière très
sensible. Ainsi, dans le golfe de Bothnie, le niveau
apparent de la mer baisse d'un mètre par siècle.
L'analyse des niveaux moyens semble montrer un basculement
autour d'un pivot passant par l'Écosse et le
sud de la Scandinavie. La France subirait de ce fait
une subsidence
(1) qui serait le contrecoup de ce rebond
élastique.
À une échelle plus locale, une étude
du Bureau de Recherche Géologique et Minière
(BRGM) semble montrer que des comparaisons de nivellements
faits à des époques différentes
mettent en évidence des mouvements verticaux
d'origine tectonique.
L'activité humaine peut également avoir
localement une influence très importante. C'est
le cas par exemple dans le Golfe du Mexique en raison
de l'exploitation des champs pétroliers qui provoque
une subsidence. Dans le delta du Mississippi, le problème
est aggravé par l'exploitation des nappes aquifères
et le compactage des sédiments du fleuve.
Ces mouvements de la croûte terrestre ne sont
pas actuellement connus avec précision, mais
la situation devrait notablement s'améliorer
dans les années à venir grâce aux
techniques spatiales.
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Les prévisions
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Si l'élévation du niveau
des mers est réellement due à l'élévation
de la température de l'atmosphère, toute
tentative de prévision doit nécessairement
être précédée d'une modélisation
de l'évolution climatique. Or dès ce stade,
des incertitudes importantes apparaissent dont l'une
des principales est l'estimation des émissions
futures des gaz à effet de serre. Il apparaît
également que l'effort de modélisation
doit être renforcé, car les modèles
actuels ne rendent pas compte parfaitement des évolutions
passées. En effet, rien ne permet de dire que
l'échauffement observé est le début
de l'effet de serre, prédit par les modèles.
L'échauffement de l'atmosphère depuis
le début du siècle est conforme à
la variabilité naturelle du climat. De plus,
les modèles prévoient un certain réchauffement
des pôles, qui n'est absolument pas constaté.
Au contraire, certaines régions circumpolaires
se refroidissent.
En fait, les prévisions d'une montée globale
du niveau de la mer varient en fonction de la date de
leur publication. Si on se base sur les prévisions
pour l'année 2100, depuis les scénarios
catastrophiques du début des années 80,
où certaines publications faisaient état
d'une augmentation globale de 3,5 m, on assiste à
une régulière révision à
la baisse des estimations. Paradoxalement, on a pu constater,
au début des années 90, une augmentation
relative de l'incertitude (écarts entre prévisions
hautes et prévisions basses) ; mais il semble
que l'on s'achemine actuellement vers un resserrement
des écarts des estimations au voisinage d'une
augmentation de niveau d'une cinquantaine de centimètres
à l'horizon 2100.
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Conséquences
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Il n'est pas possible d'être
exhaustif sur les conséquences d'une élévation
du niveau des mers. Elles sont en effet extrêmement
variées selon le type de côte, le peuplement,
l'amplitude du phénomène. On peut cependant
distinguer trois grands effets : des submersions d'espaces
précédemment hors d'atteinte de la mer,
des érosions accrues et des salinisations d'eaux
souterraines.
Mais gardons nous d'une vue simpliste, car la côte
n'est pas passive face à l'élévation
du niveau de la mer. Les végétations des
marais maritimes et des mangroves favorisant le taux
d'accrétion sédimentaire peuvent, localement,
compenser cette évolution. Les changements climatiques
peuvent modifier le régime des fleuves et le
bilan sédimentaire littoral. Celui-ci est par
ailleurs souvent gravement affecté par l'effet
de piégeage des barrages et des travaux de régulation
sur les fleuves. De même, la cause du recul des
plages souvent constaté réside essentiellement
dans un déficit sédimentaire dont l'origine
est parfois naturelle, mais surtout et trop souvent
anthropique : évitons de mettre sur le compte
de l'élévation passée les conséquences
de constructions hasardeuses ou d'extractions inconsidérées.
Il est néanmoins hors de question de vouloir
minimiser le problème. Il existe réellement
et il est grave. Les marges d'incertitude sur l'évolution
future du phénomène sont si importantes
qu'il serait éventuellement possible de douter
de sa réalité. Avant d'agir, on pourrait
attendre le moment où l'on aura acquis une certitude,
mais le moment venu, il risque d'être un peu tard
et des mesures tardives coûteront probablement
beaucoup plus cher que des mesures prises à temps.
(1) lent mouvement
d'affaissement d'une partie de l'écorce terrestre
sous le poids des dépôts sédimentaires
et sous l'action de déformations.
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