Comprendre et prévoir l'évolution contemporaine du traite de côte dans un contexte de changement climatique par assimilation de données satellite dans les modèles hybrides – SHORMOSAT

Le changement climatique, la pénurie des apports sédimentaires et l’augmentation de la population mondiale le long des côtes vont provoquer des pertes socio-économiques et des changements environnementaux sans précédents dans les prochaines décennies. Un aménagement et une gestion de la bande côtière durables nécessitent une meilleure compréhension des évolutions passées et futures. Toutefois les observations et simulations ont jusqu’à présent fourni des réponses contradictoires et/ou incomplètes. Les avancées récentes en modélisation numérique de l’évolution du trait de côte et en imagerie satellitaire sur des grandes échelles spatiales (O(1-100 km)) et temporelles (O(10 ans)), ainsi que le potentiel de l’assimilation de données pour mieux les combiner fournissent une opportunité unique de développer un projet scientifique ambitieux. Dans SHORMOSAT, nous allons utiliser un modèle hydride d’évolution du trait de côte à l’état de l’art (LX-Shore), que nous allons améliorer, et utiliserons des techniques adaptées d’assimilation de données en s’appuyant sur plus de 35 ans de données de traits de côte inférés de l’imagerie satellitaire. Nous appréhenderons l’évolution du trait de côte, les principaux processus moteurs et les forçages, et nous explorerons le futur des plages où l’espace d’accommodation à l’arrière est limité par exemple par des ouvrages côtiers. Nous appliquerons ce cadre théorique à sept sites nationaux et internationaux soigneusement sélectionnés, distribués sur trois continents et suivis par notre consortium et nos collaborateurs internationaux. Ces sites sont représentatifs des trois environnements de littoraux sableux les plus répandus dans le monde : (i) les plages de baie (O(1 km)) avec différents degrés d’exposition aux vagues incidentes et de bypass sédimentaire au large des épis ou des cap rocheux, (ii) les deltas dominés par les vagues (O(10-100 km)), (iii) les grandes barrières sédimentaires (O(100 km)) interrompues par des embouchures tidales ou estuariennes. Nous améliorerons le modèle LX-Shore et étendrons son champ d’application, en incluant le bypass sédimentaire d’obstacles, les sources sédimentaires, un module d’évolution du profil de plage et un nouveau module de vagues. Environ 35 ans de série temporelle d’évolution du trait de côte, et ses incertitudes associées, seront générés sur nos sept sites en développant et appliquant des techniques de traitement d’image avancées. LX-Shore sera calibré à partir d’une méthode d’optimisation non-linéaire et nous développerons un nouveau cadre d’assimilation de données satellitaires dans LX-Shore. Ces développements nous permettront d’appréhender les modes de variabilité spatio-temporelle du trait de côte, d’identifier les contributions respectives des différents processus moteurs et les liens entre la variabilité temporelle des paramètres ajustables du modèle et celle du climat de vagues. Ces avancées guideront les configurations du modèle utilisées pour l’estimation des évolutions à l’horizon 2100. Elles s’appuieront sur les projections de niveau moyen des mers et des vagues du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC). Nous réaliserons des simulations d’ensemble, prenant en compte les incertitudes liées notamment à l’augmentation du niveau moyen des mers et aux paramètres du modèle. Ces simulations permettront d’appréhender les évolutions futures et notamment d’étudier si, quand, où et pourquoi des changements majeurs et points de rupture pourraient survenir comme par exemple la disparition de certaines plages où l’espace d’accommodation en arrière est limité. Plus globalement, SHORMOSAT apportera un éclairage nouveau sur les évolutions pluri-décennales passées et futures du trait de côte et des possibles changements de trajectoires dans un contexte de changement climatique et d’augmentation des pressions anthropiques avec des implications majeures pour la société et la gestion de la bande côtière.