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

Remarque : En février 2020, nous avons mis à jour le site Web pour y intégrer de nouvelles données sur la côte ouest du Canada à partir d’une simulation rétrospective sur les ondes de tempête (Zhai et coll., 2019). Nous avons également modifié les scénarios futurs présentés pour qu’ils correspondent aux projections d’émissions faibles (RCP2.6) et élevées (RCP8.5) du cinquième Rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).

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 2.6 (faibles) et du RCP 8.5 (élevées). 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. Aux installations des ports pour petits bateaux (PPB) qui n’ont pas de données de marégraphe, nous utilisons un modèle d’ondes de tempête pour simuler les marées de tempête (Bernier et Thompson, 2006; Zhang et Sheng, 2013; Zhai et coll., 2019). 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.

Les hauteurs d’élévation ne sont pas fournies pour les installations des PPB situées en amont de New Westminster sur le fleuve Fraser et en amont de Québec sur le fleuve Saint Laurent, puisque ces installations sont davantage touchées par les crues des eaux que par les ondes de tempête.

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.

Zhai, L., B. Greenan, R. Thomson, and S. Tinis, 2019. Use of Oceanic Reanalysis to Improve Estimates of Extreme Storm Surge. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 36, 2205-2219, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-19-0015.1

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