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Surcotes et décotes

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 Surcotes/Décotes

 

Le terme « surcote/décote »  désigne la différence entre le niveau marin observé et le niveau marin qui existerait en présence de la marée astronomique seule. Lorsque cette différence est positive, on parle de surcote ; lorsqu'elle est négative, de décote. 

Les surcotes/décotes sont visualisables sur le portail internet Refmar, en temps réel ou en temps différé, pour les observatoires français disposant de rattachements géodésiques et de prédictions.

Une surcote/décote a principalement une origine météorologique : elle est générée, lors de passage de dépression ou d’anticyclone. Elle peut avoir également d’autres origines : vagues, seiches, tsunamis…

 

Origine météorologique des surcotes

Le passage d'une dépression ou d'un anticyclone provoque un échange d’énergie entre l’atmosphère (vent et variations de pression atmosphérique) et l’océan. Ce transfert d’énergie peut produire des courants très forts et d’importantes variations du niveau de la mer. En haute mer, les courants produits s’amortissent par l’action de forces dissipatives. En revanche, quand le courant est confronté à une discontinuité bathymétrique (plateau continental, cote, ...), son énergie cinétique est convertie en énergie potentielle et des variations anormales du niveau de la mer peuvent s’observer par suite à la côte. Physiquement, l’atmosphère agit de deux façons sur la surface de l’océan :

 - le niveau marin réagit en « baromètre inversé » à la pression atmosphérique. Le niveau de la mer s’adapte au poids de l’atmosphère qu’il supporte : la surface océanique se creuse sous l’effet d’une atmosphère plus lourde (anticyclone), tandis qu’elle se soulève lorsqu’une atmosphère plus légère la surplombe  (dépression). La pression moyenne standard  au niveau de la mer est d’environ 1013 hPa. On peut dire qu’il s’agit de la pression de l’atmosphère pour laquelle, en l’absence de tout autre phénomène impactant le niveau des mers, le niveau de la mer est celui de la marée prédite. Une augmentation de 1 hectopascal entraîne une diminution de niveau d’à peu près 1cm, et inversement. 

 - l’action des vents se combine fréquemment à celle de la pression atmosphérique pour amplifier la valeur et les effets des décotes ou des surcotes. Un vent établi poussant les eaux de surface vers le large provoque une baisse du niveau de la mer près des cotes (décote) : c’est un vent de reflux. Inversement, un vent d’afflux, qui pousse les eaux de surface vers la côte, provoque une montée du niveau d’eau près de celle-ci (surcote). 

La pression atmosphérique et le vent ne sont pas les seuls facteurs à jouer un rôle dans la génération des surcotes/décotes; les interactions avec la marée et la houle peuvent aussi agir sur l'amplification du phénomène. A la côte, le déferlement de la houle peut également induire une élévation supplémentaire du niveau marin. 

 

Impact des surcotes/décotes

La notion de surcote/décote est importante, notamment à la côte, où les effets peuvent se faire ressentir dans les ports, et sur le littoral anthropisé.

Décotes

L’effet des décotes se manifeste essentiellement par la gêne occasionnée à la navigation lors des entrées et sorties de ports, le niveau de la mer étant plus bas que prévu. 

Surcotes

Concernant les surcotes, l’effet redouté est le risque de submersion des régions côtières. Les ondes de tempête sont particulièrement dangereuses quand elles surviennent en conjonction avec la marée haute, d’autant plus si la marée est de vive-eau. On parle dans ce cas d’une marée de tempête. Le risque d’atteindre un niveau important est donc dépendant de l’intensité de la tempête, du niveau de la marée (moment du cycle, et marnage), et de la synchronisation des deux.  

 

Exemples d'enregistrements marégraphiques lors de tempête

Exemple 1 : lors de la tempête du 15-16 octobre 1987 qui toucha le littoral Atlantique et de La Manche, des surcotes allant jusqu'à 2,5 m (1,6 m à Brest) ont été observées pendant la nuit. Heureusement la tempête s’est produite en période de morte-eau et donc de faible marnage, et a touché le littoral à mi marée. Ex: marégramme enregistré le 16 octobre 1987 à Brest (figure 1).

Exemple 2 : en revanche, lors de la tempête Xynthia qui frappa le littoral charentais fin février 2010, la tempête s’est produite en période de vive eau, et a atteint la côte au moment de la pleine mer. A La Rochelle, la conjonction d’une surcote exceptionnelle (1.61 m) et d’une pleine mer de vive eau a conduit à un niveau marin atteint historique (8,01 m) (voir figure 2), et des inondations par submersion meurtrières, et catastrophiques. 

 

Figure 1 (cliquez pour agrandir)
Figure 2 (cliquez pour agrandir)

 

Etude, prévention et prévision des niveaux marins extrêmes

Les surcotes (décotes) générées par des situations météorologiques sévères peuvent ainsi conduire à l'observation de niveaux marins extrêmement hauts (bas) à la côte. Mieux caractériser ces niveaux extrêmes le long de nos côtes constitue un enjeu majeur pour la prévention des risques. 

Estimation statistique des niveaux extrêmes

Il est  possible d'étudier les niveaux marins extrêmes par des approches statistiques. On cherche dans ce cas à estimer les probabilités d'occurence de niveaux marins extrêmes à partir des mesures marégraphiques disponibles, pour les ports où la durée des observations est suffisante (>10ans). L'objectif de cette approche est de fournir des niveaux statistiques dits "de référence" (niveaux marins associés à une période de retour donnée) utilisables pour l'évaluation des aléas de référence marins, notamment dans le cadre des politiques publiques en matière de prévention des risques ou d'aménagement littoral.  

La période de retour d'un évènement (ex = dépassement d'un niveau marin donné) peut se définir comme l'intervalle de temps moyen, estimé statistiquement, séparant 2 réalisations de cet évènement.  

A ce jour, seul le littoral français Atlantique et Manche a fait l'objet d'estimations statistiques officielles de niveaux extrêmes de pleine et basse mer. La méthodologie déployée repose sur l'hypothèse d'indépendance des phénomènes de surcote et de marée. Un niveau marin de pleine (basse) mer est décomposé comme un niveau de pleine (basse) mer théorique prédictible auquel se superpose d'une surcote (décote). 

Le produit officiel SHOM-CETMEF fournissant les statistiques de niveaux extrêmes de pleine et basse mer sur les côtes françaises de la Manche et de l’Atlantique repose donc sur une approche de type indirecte : en un port, la loi de probabilité des niveaux extrêmes de pleine (basse) mer est une combinaison de la loi de probabilité des hauteurs de pleine (basse) mer prédites et de la loi de probabilité des valeurs de surcotes de pleine mer (décotes de basse mer) observées. La méthodologie (échantillonnage, lois statistiques retenues, combinaison des lois, interpolation géographique,...) et les précautions relatives à l'interprétation des résultats sont détaillées dans le produit «Niveaux extrêmes statistiques ».

Accès au produit «Niveaux extrêmes statistiques » : le produit est délivré gratuitement. Contactez : bps@shom.fr. 
En savoir plus sur le produit : consultez le catalogue soutien aux PPML

 

Illustration des niveaux extrêmes statistiques calculés pour le port de Brest. Les valeurs sont issues du produit "Niveaux extrêmes statistiques". (Cliquez pour agrandir)
Carte de niveaux extrêmes de basse mer (période de retour 10 ans), issues du produit "Niveaux extrêmes statistiques". Les cartes de niveaux sont disponibles sous la forme de fichiers numériques utilisables dans des SIG. (Cliquez pour agrandir)

 

Système de Vigilance Vague-Submersion

Les tempêtes provoquent des surcotes qui peuvent être lourdes de conséquences sur les hommes et leur environnement. Les Pays Bas et la Grande Bretagne se sont dotés d'un réseau de surveillance le long de leurs côtes après les inondations majeures qui eurent lieu en 1953. En France, l’Etat a lancé de fortes recommandations suite à la tempête Xynthia qui se traduisent notamment par la réévaluation des aléas de référence pour les plans de prévention des risques d'inondation, et ont conduit fin 2011 à la mise en place d’un système de Vigilance Vague-Submersion (VVS) opérationnel, piloté par Météo France et dont le SHOM est partenaire.

En savoir plus sur la Vigilance Vague-Submersion : Présentation VVS, Météo-France et la VVS