Outil canadien d'adaptation aux niveaux d'eau extrêmes (OCANEE)

Les niveaux d'eau extrêmes le long du littoral maritime découlent d'une combinaison de plusieurs facteurs, à savoir les ondes de tempête, les marées et les vagues océaniques. Selon les prévisions liées au changement climatique dans le milieu marin, la hausse du niveau de la mer et la diminution de la glace de mer provoqueront des changements sur le plan des niveaux d'eau extrêmes, ce qui aura des répercussions sur les littoraux du Canada et les infrastructures dans ces zones. Il est essentiel de comprendre ces changements afin de pouvoir élaborer des stratégies d'adaptation capables d'en réduire au minimum les effets nocifs.

OCANEE est un outil de planification fondé sur des données scientifiques qui permet d'adapter l'infrastructure côtière au changement climatique découlant des niveaux d'eau extrêmes à venir ainsi qu'aux changements du régime des vagues. L'outil comprend deux éléments : 1) la hauteur d'élévation et 2) le régime des vagues. Même si OCANEE a été principalement élaboré pour les installations de Ports pour petits bateaux (PPB) de Pêches et Océans Canada (MPO), il pourrait s'avérer utile pour les planificateurs côtiers chargés de l'infrastructure située le long du littoral océanique du Canada.

Figure 1. Hauteurs d'élévation (en mètres) aux stations de marégraphe pour le scénario du RCP 8.5 et pour les périodes de 2010 à 2050 et de 2010 à 2100. L'échelle de la barre verticale rouge figurant dans la légende est de 0,5 m.

Figure 1. Hauteurs d'élévation (en mètres) aux stations de marégraphe pour le scénario du RCP 8.5 et pour les périodes de 2010 à 2050 et de 2010 à 2100. L'échelle de la barre verticale rouge figurant dans la légende est de 0,5 m.

Hauteurs d'élévation

Selon les estimations du cinquième rapport d'évaluation (RE5) du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), le niveau moyen de la mer à l'échelle du globe connaîtra une hausse rapide pendant le XXIe siècle, soit une hausse prévue de 26 à 82 cm d'ici 2100. De 1901 à 2010, le niveau moyen de la mer à l'échelle du globe s'est élevé de 19 cm. Environ 75 % de cette élévation depuis le début des années 1970 s'explique par la perte de la masse glaciaire et la dilatation thermique des océans résultant du réchauffement climatique. Les futures hausses du niveau de la mer varieront également à l'échelle régionale; dans certaines régions du Canada, le rythme sera plus rapide que la moyenne mondiale, alors que dans d'autres régions, le rythme sera plus lent.

Les hauteurs d'élévation s'entendent de changements recommandés sur le plan de l'élévation de l'infrastructure côtière requise pour maintenir le niveau actuel de risque d'inondation dans un scénario futur d'élévation du niveau de la mer. Ces estimations reposent sur une combinaison des deux éléments suivants :

  1. Les projections régionales de la hausse du niveau de la mer et les incertitudes liées à ces projections. L'incertitude repose sur la répartition statistique (définie par les limites du cinquième centile au 95e centile) des projections régionales de changements relatifs au niveau de la mer qui sont indiquées dans le RE5 du GIEC pour le XXIe siècle selon les scénarios d'émissions du RCP 4.5 et du RCP 8.5. OCANEE constitue un outil amélioré par rapport au RE5 du GIEC, car il intègre des renseignements sur l'affaissement du sol mesurés au moyen d'instruments GPS de grande précision.
  2. Les données historiques sur les niveaux d'eau, y compris les marées et les ondes de tempête (aussi appelées marées de tempête) aux sites dotés de marégraphes, et les simulations rétrospectives des ondes de tempête (Bernier et Thompson, 2006; Zhang et Sheng, 2013) aux installations de PPB au Canada atlantique. Il est important de signaler que la hauteur d'élévation fournie par OCANEE repose sur des données historiques et qu'elle n'intègre pas les variations des marées de tempête au cours du siècle à venir, car l'état actuel des connaissances liées aux projections de l'activité orageuse est limité.

Pour chaque installation de PPB, OCANEE fournira l'estimation de la hauteur d'élévation à partir du site le plus près doté d'un marégraphe. Au Canada atlantique, chaque installation de PPB fournira également une estimation locale reposant sur l'analyse des résultats découlant du modèle informatique des ondes de tempête. Dans de nombreux cas, les hauteurs d'élévation fournies par le marégraphe et par le modèle informatique sont très semblables. Toutefois, dans les cas présentant des différences, il faut prendre une décision en fonction de la distance par rapport au marégraphe le plus près. Par exemple, si l'installation de PPB est relativement près (environ 100 km) du marégraphe, vous devriez accorder une plus grande importance à la hauteur d'élévation fournie par le marégraphe, car cette valeur repose sur des marées de tempête mesurées.

Remarque importante : Dans le cas de l'infrastructure critique dont l'inondation entraînerait des pertes importantes, les planificateurs devraient traiter ces modèles comme des modèles prudents et adopter des hauteurs d'élévation supérieures à celles fournies par OCANEE. Dans ces cas, nous encouragerions les planificateurs à consulter le rapport technique de Pêches et Océans Canada (DFO) sur Scénarios d'élévation du niveau moyen de la mer au 21ème siècle pour le Canada de Han et al. ou le rapport technique de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) sur les scénarios d'élévation du niveau de la mer de Parris et al. Le scénario reposant sur les valeurs les plus élevées figurant dans ce rapport constituerait une hauteur d'élévation convenable pour l'infrastructure critique.

Les hauteurs d’élévation fournies par OCANEE sont en fonction du niveau moyen de la mer (NMM) de 2010. Le NMM de 2010 (Robin et al., 2016) par rapport à un niveau de référence connu, y compris le Zéro des Cartes (CD), le Système de Référence Nord-Américain de 1983 (NAD83), le Système Géodésique de Référence Altimétrique de 1928 (CGVD28) et Modèle Gravimétrique Canadien du Géoïde de 2013 (CGG2013) sont fournis sur le site Internet pour chaque site de Marégraphe et de Ports pour Petits Bateaux (PPB). Par exemple, MWL_CGVD28 est définie comme la hauteur de MWL par rapport à CGVD28 et, par conséquent, les valeurs positives indiquent que MWL est au-dessus de CGVD28.

Figure 2. Hauteur maximale de l'onde significative (en mètres) en janvier, à certains emplacements côtiers, pour le scénario A1B du GIEC, pour la période de 2040 à 2069 par rapport à la période de 1970 à 1999. L'échelle de la barre verticale verte figurant dans la légende est de 5 m.

Figure 2. Hauteur maximale de l'onde significative (en mètres) en janvier, à certains emplacements côtiers, pour le scénario A1B du GIEC, pour la période de 2040 à 2069 par rapport à la période de 1970 à 1999. L'échelle de la barre verticale verte figurant dans la légende est de 5 m.

Régime des vagues

Les vagues océaniques sont générées et se développent en fonction des vents. Souvent, les vagues les plus importantes découlent de tempêtes marines, par exemple, des ouragans extratropicaux se propageant vers le nord-est, le long du littoral nord-américain ou des tempêtes nord-est se propageant du cap Hatteras vers Terre-Neuve-et-Labrador et au-delà. Les plus grandes vagues découlent des vents les plus forts qui soufflent sur de longs fetchs.

On s'attend à ce que les tempêtes de l'Atlantique Nord affichent des variations mineures au cours des cinquante prochaines années, ce qui pourrait entraîner une légère variation du régime des vagues. Toutefois, en raison du réchauffement de l'air prévu au cours du siècle à venir, le changement le plus important sur le plan du régime des vagues pourrait découler des changements relatifs à la glace de mer dans les régions côtières du Canada. Par exemple, si la glace de mer affiche à l'avenir une diminution marquée dans le golfe du Saint-Laurent, le régime des vagues hivernal sera largement différent du régime des vagues actuel, où les vagues sont de petite taille ou inexistantes en hiver. Dans ce cas, les vagues pourraient avoir une incidence marquée sur l'érosion côtière, l'infrastructure et les activités marines hivernales.

Pour obtenir de plus amples renseignements, veuillez communiquer avec le Dr. Blair Greenan ou avec le Dr. Will Perrie.

References:

Bernier, N. B., and K. R. Thompson, 2006. Predicting the frequency of storm surges and extreme sea levels in the northwest Atlantic, J. Geophys. Res., 111, C10009, doi:10.1029/2005JC003168.

Han G., Z. Ma, L. Zhai, B. Greenan and R. Thomson 2016. Twenty-first century mean sea level rise scenarios for Canada. Can. Tech. Rep. Hydrogr. Ocean. Sci. 313: x + 19 pp.

Parris, A., P. Bromirski, V. Burkett, D. Cayan, M. Culver, J. Hall, R. Horton, K. Knuuti, R. Moss, J. Obeysekera, A. Sallenger, and J. Weiss, 2012. Global sea level rise scenarios for the US National Climate Assessment. NOAA Tech Memo OAR CPO-1. 37 pp.

Robin, C., S. Nudds, P. MacAulay, A. Godin, B. De Lange Boom and J. Bartlett (2016) Hydrographic Vertical Separation Surfaces (HyVSEPs) for the Tidal Waters of Canada, Marine Geodesy, 39:2, 195-222, DOI: 10.1080/01490419.2016.1160011

Zhai L., B. Greenan, J. Hunter, T.S. James, G. Han, P. MacAulay and J. Henton, 2015. Estimating sea-level allowances for Atlantic Canada using the Fifth Assessment Report of the IPCC. Atmosphere-Ocean, http://dx.doi.org/10.1080/07055900.2015.1106401.

Zhai L., B. Greenan, J. Hunter, G. Han, R. Thomson, and P. MacAulay 2014. Estimating Sea-level Allowances for the coasts of Canada and the adjacent United States using the Fifth Assessment Report of the IPCC. Can. Tech. Rep. Hydrogr. Ocean. Sci. 300: v + 146 pp.

Zhang, H., and J. Sheng, 2013, Estimation of extreme sea levels over the eastern continental shelf of North America, J. Geophys. Res. Oceans, 118, 6253–6273, doi:10.1002/2013JC009160.

Si vous souhaitez connaître la signification d'une des abréviations ou d'un des termes techniques figurant dans le présent document, veuillez consulter le glossaire.