2007 – 2020
Les infrastructures critiques sont menacées à mesure que l’affaissement des terres amplifie l’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale.
Dans de nombreuses régions de la côte Est des États-Unis, la montée des eaux provoquée par la fonte des glaces et la dilatation thermique des eaux en réchauffement ne représentent qu’une partie de ce qui menace les zones côtières. La terre s’enfonce également. Cette double étape géologique se produit assez rapidement pour menacer les infrastructures, les terres agricoles et les zones humides dont dépendent des dizaines de millions de personnes le long de la côte, selon une étude. NASA-équipe de scientifiques financée par le laboratoire d’observation de la Terre et d’innovation (EOI) de Virginia Tech.
Infrastructures à risque
Les chercheurs ont analysé les données satellitaires et au sol GPS capteurs pour cartographier le mouvement vertical et horizontal des terres côtières de la Nouvelle-Angleterre à la Floride. Dans une étude publiée dans Nexus PNAS, l’équipe a rapporté que plus de la moitié des infrastructures dans les grandes villes comme New York, Baltimore et Norfolk sont construites sur des terrains qui ont coulé ou se sont affaissés de 1 à 2 millimètres par an entre 2007 et 2020. Terrains dans plusieurs comtés du Delaware , le Maryland, la Caroline du Sud et la Géorgie ont coulé à un rythme deux ou trois fois supérieur. Au moins 867 000 propriétés et infrastructures critiques, dont plusieurs autoroutes, voies ferrées, aéroports, barrages et digues, étaient toutes en train de s’affaisser, ont découvert les chercheurs.
Les résultats font suite à une étude précédente du laboratoire EOI, publiée dans Communications naturelles, qui a utilisé les mêmes données pour montrer que la plupart des marais et zones humides de la côte Est – essentiels pour protéger de nombreuses villes des ondes de tempête lors des ouragans – s’enfonçaient à un rythme supérieur à 3 millimètres par an. Ils ont constaté qu’au moins 8 pour cent des forêts côtières avaient été déplacées en raison de l’affaissement et de l’intrusion de l’eau salée, entraînant une prolifération de « forêts fantômes ».
Les causes sous-jacentes
« L’affaissement est un problème pernicieux, très localisé et souvent négligé par rapport à l’élévation mondiale du niveau de la mer, mais c’est un facteur majeur qui explique pourquoi les niveaux d’eau augmentent dans de nombreuses régions de l’est des États-Unis », a déclaré Leonard Ohenhen, géophysicien à Virginia. Technologie. Les conséquences pour les personnes vivant le long de la côte comprennent davantage d’inondations causées par les marées, davantage de maisons et d’infrastructures endommagées, ainsi que davantage de problèmes liés à l’intrusion d’eau salée dans les terres agricoles et les réserves d’eau douce.
« La bonne nouvelle est que l’affaissement est un problème que nous pouvons ralentir dans une certaine mesure à l’échelle locale », a déclaré Manoochehr Shirzaei, co-auteur des deux études et directeur du laboratoire EOI. Parmi les principaux facteurs d’origine humaine qui contribuent à l’affaissement figurent l’extraction des eaux souterraines, la construction de barrages et d’autres infrastructures qui bloquent l’écoulement naturel des sédiments qui reconstituent les deltas des rivières, ainsi que l’assèchement et le compactage des sols tourbeux.
Avancées technologiques en cartographie
La carte ci-dessus met en évidence la variabilité de la montée et de la descente des terres – ou du mouvement vertical des terres – sur une grande partie de la côte Est. Les zones indiquées en bleu se sont atténuées entre 2007 et 2020, les zones bleues plus foncées s’affaissant le plus rapidement. Les zones représentées en rouge foncé ont augmenté le plus rapidement. Les données satellite de la carte ont une résolution spatiale moyenne de 50 mètres par pixel, ce qui est meilleur que les cartes précédentes basées uniquement sur des capteurs au sol.
La carte a été créée en comparant des milliers de scènes de données radar à synthèse d’ouverture (SAR) collectées entre 2007 et 2020 par le satellite japonais Advanced Land Observing Satellite (ALOS) et les satellites européens Sentinel-1. Ohenhen et ses collègues ont recherché des changements subtils dans les données collectées à différentes périodes pour calculer le taux de mouvement du sol à l’aide d’une technique de traitement connue sous le nom de radar interférométrique à synthèse d’ouverture (InSAR). Pour vérifier et améliorer précision Parmi les observations satellitaires, ils ont également utilisé les données de vitesse horizontale et verticale provenant des stations de réception au sol du système mondial de navigation par satellite (GNSS).
Influences géologiques et humaines
Une partie de la raison pour laquelle le centre de l’Atlantique s’enfonce plus rapidement que le nord-est des États-Unis est due au fait que le bord de l’immense calotte glaciaire des Laurentides, qui couvrait une grande partie du nord de l’Amérique du Nord au plus fort de la plus récente période glaciaire, traversait le nord de la Pennsylvanie et New Jersey. Les terres libres de glace au sud de cette ligne, en particulier dans le centre de l’Atlantique, se sont bombées vers le haut tandis que les terres couvertes de glace au nord ont été poussées vers le bas par le poids de la glace, a expliqué Shirzaei. Lorsque la calotte glaciaire a commencé à reculer il y a 12 000 ans, la région médio-atlantique a commencé à s’enfoncer progressivement – et continue de le faire aujourd’hui – tandis que le nord-est des États-Unis et le Canada ont commencé à s’élever dans le cadre d’un processus de rééquilibrage appelé ajustement isostatique glaciaire.
Bien que la bordure de la calotte glaciaire laurentidienne ne se soit jamais rapprochée du nord de la Floride, cette région connaît des taux de soulèvement relativement élevés en raison d’un autre processus géologique : la dissolution et l’éclaircissement progressifs des paysages karstiques dus à l’infiltration des eaux souterraines.
Ces ajustements isostatiques naturels ont lieu relativement profondément sous terre, se produisent sur de longues périodes, affectent de vastes zones et sont responsables d’environ la moitié du mouvement vertical des terres observé par les satellites le long de la côte Est, a déclaré Shirzaei. Cependant, des processus de courte durée d’origine humaine qui se produisent plus près de la surface peuvent également avoir une forte influence dans certaines zones.
L’affaissement rapide dans certaines parties de la côte est du Maryland et dans certaines parties de la Virginie à proximité des zones de soulèvement est probablement en partie dû aux prélèvements d’eau souterraine et au pompage intentionnel de l’eau vers les aquifères pour minimiser les effets de l’intrusion d’eau salée, a expliqué Ohenhen. De même, les taux élevés d’affaissement sur les côtes de la Géorgie, de la Caroline du Sud et de la Caroline du Nord sont probablement influencés par la présence de barrages qui bloquent les sédiments qui autrement descendraient plusieurs rivières clés et reconstitueraient les terres côtières, ainsi que par le drainage et le compactage des sols tourbeux.
2007 – 2020
Charleston, en Caroline du Sud, fait partie des villes qui se démènent pour réagir à l’affaissement et à la montée des eaux. Cette ville de 800 000 habitants est l’une des villes qui coulent le plus rapidement (environ 4 millimètres par an) dans l’est des États-Unis, une partie de ce phénomène étant considérée comme le résultat des activités humaines, notamment le pompage des eaux souterraines. Une grande partie du centre-ville étant construite à une altitude inférieure à 3 mètres (10 pieds) au-dessus du niveau de la mer, la fréquence des inondations causées par les marées a fortement augmenté au cours des dernières décennies et la ville envisage de construire une digue de 8 milles autour de la péninsule de Charleston pour protéger. c’est le centre-ville à cause des ondes de tempête.
L’équipe de Virginia Tech a également observé que certaines parties de Charleston présentaient des différences dans le taux d’affaissement au sein d’une zone relativement petite, un phénomène connu sous le nom d’affaissement différentiel. « C’est un problème car cela exerce une pression accrue sur les infrastructures », a déclaré Ohenhen. D’autres zones présentant des taux élevés d’affaissement différentiel se trouvaient sur la côte est du Maryland et à Boston.
Regarder vers l’avant
Cet effort visant à cartographier la côte atlantique faisait suite à un effort similaire du même laboratoire visant à cartographier le mouvement vertical des terres le long de la côte californienne. « L’affaissement sur la côte atlantique est en réalité pire que sur la côte Pacifique », a déclaré Shirzaei. «Cela est plus répandu, plus rapide et plus impactant parce que les communautés et les infrastructures sont situées plus près du niveau de la mer que sur la côte ouest.»
Le prochain projet du laboratoire consiste à cartographier la côte du Golfe. « Notre objectif à long terme est de cartographier toutes les côtes du monde à l’aide de cette technique », a ajouté Shirzaei. « Nous savons que les planificateurs de plusieurs villes américaines utilisent déjà nos données pour rendre nos côtes plus résilientes, et nous voulons que les villes du monde entier puissent faire de même. »
Images de l’Observatoire de la Terre de la NASA par Lauren Dauphin, utilisant les données d’Ohenhen, Leonard O. et al. (2023).
