À mesure que les niveaux de l'océan augmentent, les communautés côtières sont confrontées à un risque toujours croissant d'inondations graves. L'infrastructure existante protégeant bon nombre de ces communautés n'a pas été construite pour résister à la menace combinée de la montée des mers et des tempêtes graves vues au cours de ce siècle.
Bien que le renforcement des barrières inondables existantes pose un défi coûteux pour les communautés à risque, il offre également la possibilité d'introduire des solutions innovantes qui peuvent offrir à la fois la prévention des inondations et les avantages environnementaux.
Un groupe de chercheurs de l'UC Santa Cruz et de l'US Geological Survey a évalué une de ces solutions d'atténuation des inondations, qui peuvent renforcer les digues tout en créant des habitats côtiers bénéfiques pour l'environnement. Dans une étude publiée le 9 mai Rapports scientifiquesl'équipe a évalué l'efficacité des «digues horizontales» – des digues traditionnelles moderniques d'une frontière en pente et des zones humides – comme un moyen de renforcer les rivages contre la menace de l'augmentation de la mer.
« Les écosystèmes jouent un rôle très fort dans la réduction des risques climatiques », a déclaré Rae Taylor-Burns, chercheur postdoctoral à l'UC Santa Cruz Center for Coastal Climate Resilience (CCCR) et l'auteur principal de l'étude. « Ainsi, la conservation des écosystèmes intacts et la restauration des écosystèmes dégradés peuvent soutenir la sécurité communautaire et la résilience communautaire au changement climatique. »
Les tempêtes venant en sens inverse
L'augmentation du niveau de la mer fera des conditions météorologiques violentes, ce qui entraînera une poussée de tempête et des vagues intenses, plus impactantes dans un avenir proche. D'ici 2050, les inondations côtières des tempêtes extrêmes que nous considérons actuellement des événements une fois dans la vie pourraient se produire tous les deux ans en raison de l'élévation du niveau de la mer. De plus, les inondations attendues aujourd'hui d'un événement unique pourraient se produire quotidiennement à la fin du siècle.
Environ 250 milliards de dollars de biens et d'infrastructures en Californie sont menacés par les inondations côtières au 21e siècle. Les rives densément peuplées de la baie de San Francisco représentent les deux tiers de ce risque prévu des tempêtes et de l'augmentation du niveau de la mer. Cependant, les communautés de la baie comptent presque entièrement sur un système de digues vieillissant pour leur protection; Des levées qui n'ont pas été construites pour résister aux conditions extrêmes tirées par le changement climatique.
Les habitats aquatiques – comme les récifs coralliens, les mangroves et les zones humides – ont été démontré pour atténuer efficacement le risque d'inondation. Cependant, les marais qui bordaient autrefois la baie de San Francisco ont pratiquement disparu alors que le rivage a été soigneusement développé.
« Nous avons construit des villes et des communautés et notre monde en supposant que ces habitats continueront de nous protéger », a déclaré Taylor-Burns. « Et pourtant, nous les dégradons. »
Une mise à niveau naturelle
L'élargissement de la hauteur des digues protégeant actuellement le rivage de la baie de San Francisco serait une entreprise très coûteuse. Taylor-Burns et ses collègues, avec le soutien du California Ocean Protection Council, ont décidé d'étudier si la réintroduction des zones humides au littoral de la baie, par la construction de levées horizontales, pourrait fournir une alternative efficace et moins efficace.
Une digue horizontale est une pente progressive de sédiments s'étendant d'une digue traditionnelle, produisant un littoral artificiel, dont la surface peut devenir un écosystème de zones humides. Les plantes de la digue réduisent l'énergie des vagues venant en sens inverse tout en offrant les avantages environnementaux d'un habitat sauvage.
« Il peut également séquestrer le carbone, soutenir les pêches et offrir des prestations de loisirs », a déclaré Taylor-Burns.
Afin de comparer les conceptions de digues, l'équipe de recherche a commencé par un modèle numérique méticuleusement conçu et testé de la baie de San Francisco, développé par des chercheurs de la United States Geological Survey (USGS). Patrick Barnard, directeur de recherche du CCCR et co-auteur de l'étude, a aidé à adapter ces modèles à l'étude des digues horizontales dans son précédent rôle en tant que scientifique de l'USGS.
« Ce fut une très belle synergie entre la recherche et le développement de modèles plus fondamentaux, et le travail appliqué et axé sur la solution sur laquelle le centre a construit », a déclaré Barnard.
L'équipe a calibré le modèle en utilisant les données de China Camp Marsh. Les chercheurs ont ensuite organisé une série de simulations informatiques, lançant diverses conditions de niveau de mer et de tempête aux conceptions horizontales et traditionnelles de digue pour comparer leurs avantages de réduction des risques.
Les levées horizontales ont bien fonctionné dans les simulations, améliorant la protection contre les inondations des digues traditionnelles jusqu'à 30%. Les simulations de l'équipe ont montré que les digues plus larges et plus progressivement en pente fonctionnaient mieux pour la prévention des inondations.
La recherche indique que les digues horizontales peuvent fournir une solution rentable aux inondations côtières. « Les digues horizontales pourraient être un moyen moins coûteux de réduire le risque d'échec de la digue avec le changement climatique, au lieu d'augmenter la hauteur des digues elles-mêmes », a déclaré Taylor-Burns.
Cette étude s'appuie sur une décennie de recherche sur le risque environnemental pour les régions côtières et les solutions d'adaptation potentielles du laboratoire du professeur UC Santa Cruz Michael Beck, qui était également co-auteur de l'étude.
« Nous nous sommes construits sur des travaux antérieurs sur les risques sur les risques côtiers et l'ingénierie de l'infrastructure basée sur la nature », a déclaré Borja Reguero, professeur au programme de sciences et politiques côtières de l'UC Santa Cruz, le laboratoire des dangers et d'ingénierie côtiers à l'UC Santa Cruz, et l'enquêteur principal de l'étude. « Et puis nous avons appliqué des méthodes avancées et spécifiques pour les marais et les digues dans la région de la baie. »
