Contre les marées

contre-les-marees

Par Jenny Marder,

Centre de vol spatial Goddard de la NASA

C’était un spectacle que vous ne voyez pas normalement: une méduse gisant morte au milieu d’un parking partiellement submergé dans l’eau. Mais ce n’était pas un parking ordinaire. Cette section particulière d’asphalte au centre-ville d’Annapolis, Maryland, fait partie d’un nombre croissant de zones sujettes à de fréquentes inondations dans la ville balnéaire. La méduse s’était glissée de la baie de Chesapeake par une ouverture dans la digue.

«Vous pouvez littéralement faire du kayak depuis la baie jusqu’à ce parking», a déclaré l’océanographe de la NOAA William Sweet le jour de septembre de notre visite. La marée était relativement basse ce jour-là.

Les jours où les marées sont les plus élevées de l’année, des parkings et des rues entiers d’Annapolis sont sous l’eau, ce qui entraîne des retards et des embouteillages. Compromise Street, une route principale menant à la ville, est souvent obligée de fermer, ce qui ralentit les temps de réponse des pompiers et des autres premiers intervenants. Les entreprises locales ont perdu autant que $ 092, 000 par an, soit 1,4% de leurs revenus annuels, en raison des crues à marée haute, selon une étude publiée dans 2019 dans la revue Science Advances.

Les inondations à marée haute, également appelées inondations nuisibles, inondations aux beaux jours et inondations récurrentes à marée, se produisent «lorsque les marées atteignent n’importe où de 1. 75 à 2 pieds au-dessus de la marée haute moyenne quotidienne et commencent à se répandre dans les rues ou à s’échapper des égouts pluviaux », selon un rapport annuel sur le sujet par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Ces inondations ne sont généralement pas liées à des tempêtes; ils se produisent généralement pendant les marées hautes et ils ont un impact sur la vie des gens. En raison de la montée des mers provoquée par le changement climatique, la fréquence de ce type d’inondation a considérablement augmenté ces dernières années.

Obtenez la NASA Actualités sur le changement climatique: Abonnez-vous à la newsletter »

L’élévation du niveau de la mer est souvent évoquée à l’avenir, y compris les projections des impacts que nous sommes susceptibles d’observer d’ici la fin du siècle. Mais dans de nombreuses communautés aux États-Unis, l’élévation du niveau de la mer est déjà un facteur dans la vie des gens sous la forme d’inondations à marée haute. Crédit: NASA

Entre 2000 et 2015 , les inondations à marée haute aux États-Unis ont doublé, passant d’une moyenne de trois jours par an à six le long de l’Atlantique du Nord-Est, selon un 2018 NOAA rapport. Il est particulièrement fréquent le long de la côte est et de la côte du golfe, où la fréquence est d’environ 200% au cours des deux dernières décennies. Dans certaines régions comme Annapolis, les chiffres sont encore plus extrêmes. Annapolis avait un record 15 jours d’inondations à marée haute à partir de mai 2019 à avril 2020, selon les seuils d’inondation de la ville établis par la NOAA. C’est à partir de l’enregistrement précédent de jours à 2018. Avant 2015, l’enregistrement le nombre de jours de crue à marée haute en un an était de sept, et la moyenne annuelle des crues à marée haute de 1995 à 2005 était deux.

Plot of high-tide flooding in Annapolis
Ce graphique montre la tendance des jours d’inondation à marée haute à Annapolis, dans le Maryland.

Cela perturbe déjà la vie des gens, a déclaré Ben Hamlington, chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. «Cela a un impact sur votre capacité d’aller au travail, de déposer les enfants à la garderie, d’aller à l’épicerie.»

Hamlington dirige l’équipe de changement du niveau de la mer de la NASA, qui étudie les rôles que jouent l’océan, la glace et la terre dans les inondations à marée haute. En mars 2015, l’équipe de la NASA rencontré à Annapolis avec 24 des représentants du gouvernement local et de l’État pour discuter des défis auxquels les villes côtières sont confrontées et fournir des données scientifiques et des recherches pour les aider à prendre des décisions.

Les projections futures sont plus sombres. Sans efforts supplémentaires de gestion des inondations, la fréquence de ce type d’inondations devrait doubler ou tripler de 2030, et pourrait être autant que 13 – plié plus haut par 2050. Cela signifie que des inondations à marée haute pourraient se produire 98 jours par an dans certains endroits, «devenant effectivement la nouvelle marée haute», lit-on dans le rapport.

De plus, les eaux de crue peuvent remonter les tuyaux, compromettant à la fois les systèmes d’eaux pluviales et d’eaux usées. À Norfolk et Chesapeake, en Virginie, les engrais pour pelouse sont chassés par les inondations de marée des cours des gens et dans la rivière Elizabeth, alimentant les proliférations d’algues nuisibles, a déclaré Derek Loftis, professeur adjoint au Center for Coastal Resources Management du Virginia Institute of Marine Science qui étudie la question.

L’élévation du niveau de la mer peut sembler abstraite, comme quelque chose qui se profile au loin dans le futur. Mais si vous voulez le voir se produire en temps réel, ne cherchez pas plus loin que ces inondations.

«Ce n’est plus une discussion ésotérique», a déclaré Sweet. “C’est vrai.”

Ce qui le pousse

Pensez aux inondations à marée haute comme une superposition de différents processus à différentes échelles de temps, a déclaré Hamlington du JPL. Sur l’échelle de temps la plus courte, vous avez les marées elles-mêmes, qui sont entraînées par l’attraction gravitationnelle de la Lune. Les marées hautes les plus hautes se produisent généralement pendant les pleines lunes et les nouvelles lunes, lorsque la Lune, le Soleil et la Terre sont presque alignés. Pendant ces périodes, l’attraction est plus forte car la gravité du Soleil renforce la gravité de la Lune.

Les vents peuvent également influencer la hauteur des marées. La baie de Chesapeake, par exemple, est sujette aux vents du nord et du sud. “Les vents du sud poussent l’eau vers le haut de la baie, et les vents du nord-est peuvent accumuler de l’eau à l’échelle régionale le long d’une grande partie de la côte est, y compris la baie.” Dit Sweet. «Et nous ne parlons pas de vents extrêmes, nous parlons du genre de vents que nous aimons quand nous naviguons: 15 , 16 – vents de nœuds. »

Ensuite, il y a les modèles climatiques comme El Niño, qui entraînent des niveaux de la mer plus élevés que la normale le long des côtes est et ouest des États-Unis. L’affaissement, la colonisation ou le naufrage des terres, a également un rôle important à jouer. L’affaissement résulte en partie de causes naturelles, comme le compactage des sédiments dans le delta du Mississippi et le mouvement des terres en raison de processus géologiques naturels , mais aussi de l’extraction des eaux souterraines et du gaz naturel le long de la côte du Golfe.

Et, bien sûr, le facteur le plus puissant est l’élévation du niveau de la mer elle-même. L’océan s’élève à environ 3,3 millimètres, soit 0. 000 pouces par an, principalement en raison de la fonte des glaces terrestres et l’expansion thermique de l’eau de mer, selon la NASA . Ce taux s’accélère avec le temps, d’environ 1 millimètre supplémentaire par an environ toutes les décennies.

Mesure des inondations à marée haute

Les meilleures projections de crues doivent prendre en compte tous ces processus, et cela nécessite une vue depuis l’espace, a déclaré Hamlington.

«Comprendre l’avenir des inondations à marée haute est un peu comme un casse-tête», a déclaré Hamlington. «Nous essayons de rassembler les pièces. Et les satellites dont nous disposons nous aident vraiment à le faire.

L’équipe de Hamlington s’appuie sur une série de satellites radar altimétriques pour mesurer la hauteur de la surface de l’océan. À partir d’une altitude de 0560 miles (1, 336 kilomètres), ces altimètres font rebondir les signaux sur la surface de l’océan et mesurent le temps qu’il leur faut pour retourner à l’engin spatial.

«Pour étudier les signaux climatiques à grande échelle comme El Niño, nous devons avoir une vue d’ensemble de l’océan», a déclaré Hamlington. «Les altimètres nous donnent des mesures très précises de la hauteur de la surface de la mer à ces très grandes échelles.»

Il s’agit du satellite Jason-3, un partenariat international entre la NOAA, la NASA, le Centre national d’études spatiales du gouvernement français et EUMETSAT, ainsi que ses prédécesseurs, Jason-1, Jason-2 et TOPEX / Poseidon , qui forment collectivement un enregistrement consécutif datant de 830. Sentinel-6 Michael Freilich marquera le dernier satellite dans les efforts des partenaires.

An artist's rendering of the Sentinel-6 Michael Freilich satellite.
Un rendu d’artiste du satellite Sentinel-6 Michael Freilich. Crédit: NASA

Ces observations se combinent avec d’autres données satellitaires et avec des mesures continues d’environ 2, 000 marégraphes dans le monde entier pour remplir les pièces de ce puzzle. Les satellites comblent les lacunes là où les marégraphes sont rares.

Cartographie des marées montantes

Les données satellitaires aident également les scientifiques à modéliser et cartographier les inondations à marée haute. Dans la Virginie côtière, par exemple, Loftis a aidé à créer un modèle pour prédire les crues à marée haute de l’année les plus élevées de la région, et l’a associé à un vaste effort de science citoyenne pour valider l’emplacement de ces eaux de crue.

Au fil des ans, il a recruté des centaines de bénévoles devenus scientifiques citoyens pour se déployer le long du littoral et valider ses projections en marquant la hauteur des eaux de crue avec des balises GPS. L’effort a commencé à Norfolk, mais s’est étendu aux bénévoles de la côte est de la Virginie et du Maryland. L’équipe s’appuie sur les satellites Landsat 7 et Landsat 8 de la NASA et de l’US Geological Survey (USGS), les instruments ASTER du satellite Terra (une contribution du Japon) et MODIS, et le GOES de la NOAA – 16 satellite géostationnaire, pour évaluer le modèle après la crue. Il pense également qu’une nouvelle 86-pieds (30 – modèle de cartographie mètre) qui utilise les données du NOAA-NASA Suomi -NPP et NOAA – 16 Les satellites en orbite polaire pourraient être utiles à l’avenir. Loftis espère que ces cartes aideront les villes à se préparer aux futures inondations ainsi qu’à la protection contre les inondations urbaines.

“Il n’y avait pas beaucoup de cadre de référence auparavant”, a déclaré Loftis. “Maintenant, nous avons une carte avec des données de bénévoles qui confirme que oui, c’est ce que nous avons vu avec des dizaines de milliers de points de données.”

Les inondations à marée haute ne sont pas seulement un problème de bord de mer. C’est un problème qui affectera de plus en plus les zones urbaines comme New York, Philadelphie, Charleston et Miami, mais aussi les petites communautés le long de la côte, en particulier dans les baies arrière et les estuaires, a déclaré David Kriebel, professeur d’ingénierie océanique à la U.S. Naval Academy. Cela deviendra probablement une histoire de riches et de pauvres, a-t-il déclaré. Certaines zones auront les moyens de se permettre le financement massif nécessaire pour s’en protéger; d’autres non.

«Je pense que nous allons nous retrouver avec certains endroits qui vont prendre de grandes mesures – New York et Miami Beach en sont des exemples – et nous allons avoir d’autres petites communautés qui vont avoir du mal à y faire face », dit-il.

Construire des défenses

À un demi-mile sur la route du centre-ville d’Annapolis, la U.S. Naval Academy bat également l’eau. McNair Road longe le périmètre du campus, séparant le stade couvert de l’académie de College Creek, une voie navigable qui se jette dans la rivière Severn, et finalement, dans la baie de Chesapeake. Lorsque l’eau de mer devient suffisamment haute, elle jaillit à travers les égouts pluviaux, inondant le chemin McNair et en même temps, se répand sur le chemin Ramsay, de l’autre côté du ruisseau. Les deux routes ont déjà été inondées 16 fois cette année, et plus de 40 fois chacun en 2018 et 2019.

U.S. Naval Academy flooding
Ramsay Road, qui longe le cimetière sur le campus de l’US Naval Academy, a inondé plus de 40 fois en 2018 et 2019. Crédits: David Kriebel

Lors d’un récent matin d’automne, Kriebel souligne les nombreuses défenses que le campus a construites contre la montée des eaux: une digue construite le long de la rivière, des murs anti-inondation protégeant les bâtiments du campus et des sols et des murs de classe en béton ou peints. parpaings – matériaux plus résistants aux inondations que les tapis, le bois et les cloisons sèches.

De l’autre côté de la rivière, à Ramsay Road, les niveaux d’eau élevés inondent fréquemment des parties de la route qui longe le cimetière où sont enterrés les anciens de l’Académie navale, y compris l’ancien sénateur John McCain. Le cimetière lui-même est situé sur une colline, il n’est donc pas menacé d’inondation, mais on sait que les eaux de crue ferment la route les jours où des services solennels sont prévus.

Et en plus de l’eau qui déborde sur les routes, il y a l’eau qui se cache juste sous la surface de la route.

«Lorsque l’eau est juste en dessous de la plate-forme d’un côté», a déclaré Kriebel, «elle s’infiltre à travers le gravier sous la route et ressort de l’autre côté.» Au-dessus de la 40 – certaines inondations se produisent chaque année, a-t-il ajouté, «il y a littéralement des centaines de marées hautes qui sont à quelques centimètres sous la surface de la route aujourd’hui. »

À l’Académie navale, ils envisagent diverses options de protection contre les inondations. Une option à Ramsay Road est d’abandonner la route et de la déplacer. Une autre consiste à construire un autre mur anti-inondation. Mais Kriebel soupçonne qu’ils choisiront une troisième option, pour élever la route d’environ un pied, et éventuellement élever le terrain de sport qui longe également.

Pourtant, a-t-il dit, l’eau monte rapidement, et une grande partie de cette protection contre les inondations ne durera que quelques décennies. À ce stade, des mesures supplémentaires devront être prises.

“Vous pouvez construire des murs, vous pouvez ajouter des dispositifs anti-afflux et vous pouvez protéger les zones qui méritent d’être protégées, mais finalement, l’eau va trouver son chemin à travers les trous”, a déclaré Sweet. “Vous n’êtes pas vraiment censé retenir les marées.”