Caractérisation et cartographie de l’aléa submersion marine sur les communes littorales de Mayotte

11.08.2016
Le projet CYCLOREF a été réalisé en partenariat avec la DEAL Mayotte. Il avait pour objectif de définir les données cycloniques de référence sur les façades littorales de Mayotte afin d’en déduire une cartographie du risque de submersion marine consécutive au passage d’un cyclone. Il participe ainsi à la connaissance et la caractérisation de l’aléa submersion marine à Mayotte. Ce projet s’est articulé en deux phases : une première phase (2014-2015) portant sur la caractérisation des données cycloniques de référence (vagues, surcotes) à l’intérieur du lagon de Mayotte et une deuxième phase (2015) traitant de la transformation de cette base de connaissances en une information cartographique de la submersion marine des zones littorales mahoraises.

La méthodologie déployée dans ce projet est conforme au cadre méthodologique national défini par la Direction Générale de la Prévention des Risques (DGPR) du ministère de l’Environnement, de l’Energie et de la Mer en 2014, tout en s’adaptant aux spécificités tropicales de Mayotte (cyclones, barrières récifales, etc.), et en cohérence avec les travaux précédents réalisés sur l’île de La Réunion entre 2012 et 2014.

Les phénomènes de submersion marine ont été caractérisés grâce à la mise en place de 38 modèles numériques vague à vague (profils perpendiculaires à la côte) positionnés au droit des secteurs présentant des enjeux. Pour chaque modèle, les cyclones historiques les plus impactants ont été modélisés, ainsi que les conditions centennales définies lors de la première phase. Des cyclones de synthèse, rassemblant les caractéristiques maximisantes de plusieurs cyclones historiques ainsi que des trajectoires défavorables, ont également été exploités pour définir un scénario de référence supplémentaire. Lors de la cartographie de l’aléa, la configuration la plus pénalisante a été retenue pour chacun des sites. La deuxième phase du projet CYCLOREF a abouti à la production, pour chaque commune littorale, d’une cartographie au 1/5 000 de l’aléa submersion marine, permettant de décliner les différents niveaux d’intensité de l’aléa submersion avec plusieurs niveaux de prise en compte du changement climatique, conformément à la méthodologie nationale.

Front de mer de la commune de Mtsamboro sur la façade Nord-Ouest de Mayotte suite au passage du cyclone HELLEN. © BRGM

Front de mer de la commune de Mtsamboro sur la façade Nord-Ouest de Mayotte suite au passage du cyclone HELLEN. © BRGM

Contexte

Le littoral de Mayotte concentre de forts enjeux humains, environnementaux et socio-économiques ; il est cependant fortement exposé aux aléas de submersions marines d’origine cyclonique.

Dans ce contexte, la DEAL Mayotte a sollicité le BRGM afin de caractériser et quantifier l’aléa submersion marine à l’échelle de l’île.

Objectif

Le projet CYCLOREF a pour objectif de définir les valeurs de référence de vagues et de surcotes cycloniques sur les façades littorales de Mayotte et de réaliser une cartographie du risque de submersion marine consécutive au passage d’un cyclone.

Programme des travaux

Le travail a été décomposé en deux phases d’étude.

La première phase du projet CYCLOREF a permis d’aborder la problématique des risques littoraux à Mayotte avec une approche globale et intégrée, rassemblant des compétences météorologiques et océanographiques, avec pour objectif principal la caractérisation des données cycloniques de référence de vagues et de surcotes à l’intérieur du lagon de Mayotte.

Cette phase a permis d’identifier une vingtaine de cyclones historiques ayant impacté le littoral Mahorais. L’identification de ces météores a été réalisée grâce à l’exploitation des données bibliographiques ainsi qu’à l’analyse des bases de données cycloniques  mondiales (IBtracks).

Météo France a ensuite ré-analysé les données météorologiques de 10 cyclones en exploitant de nouvelles données satellitaires de la période précédant 1998 désormais disponibles. Les champs de vent et pression ont ensuite été générés à partir du modèle analytique de Holland. Pour les systèmes ré-analysés, les extensions de vent asymétriques (4 quadrants/3 vitesses de vent) ont pu être paramétrés afin d‘optimiser la structure du champ de vent et pression.

En cours de projet, le Cyclone Hellen est également venu impacter l’île de Mayotte (mars 2014), s’ajoutant à la liste des cyclones analysés. Ce système a été intégré à l’étude et a permis un travail de calibration des outils au travers d’un RETEX cyclonique qui a permis d’identifier et cartographier les laisses de submersion.

Afin de simuler les conditions hydrodynamiques (vagues et niveau d’eau) dans le lagon de Mayotte, le BRGM a ensuite mis en place une chaine de modélisation. La marée et la surcote atmosphérique ont été simulées à l’aide du modèle MARS-2DH sur une grille côtière centrée sur Mayotte. Un modèle de génération/propagation des houles cycloniques (2 rangs WW3) a été mis en place pour calculer la houle hauturière. Le modèle SWAN a ensuite été utilisé pour simuler les vagues en zone côtière ainsi que le set-up généré par le déferlement sur le récif dans le lagon. Un couplage MARS-2DH/SWAN a enfin été mis en place afin de prendre en compte le niveau d’eau le plus réaliste possible au niveau du récif et dans le lagon dans les simulations des vagues.

Modélisation des processus dans le lagon de Mayotte (hauteur significative de vagues Hs, surcote)  - Cyclone FAME © BRGM

Modélisation des processus dans le lagon de Mayotte (hauteur significative de vagues Hs, surcote)  - Cyclone FAME. © BRGM

Enfin trois cyclones de synthèse ont également fait l’objet d’une modélisation cumulant des hypothèses de trajectoire et d’intensité défavorables. Cette approche a permis d’explorer des configurations extrêmes majorantes concernant la génération de houle et de surcote sur les différentes façades de Mayotte. Une analyse statistique des résultats des simulations a finalement permis de déterminer l’occurrence des états de mer (hauteur significative de vagues, surcote) en différents points caractéristiques à l’intérieur et à l’extérieur du lagon.

Résultats obtenus

La deuxième phase du projet a consisté à exploiter cette base de connaissance et traduire ces données en éléments d’information cartographiés sur les phénomènes de submersion marine qui pourraient concerner les communes littorales mahoraises à différentes échéances temporelles.

Les phénomènes de submersion marine ont été caractérisés grâce à la mise en place de 38 modèles numériques vague à vague positionnés au droit des secteurs présentant des enjeux (communes ou villages côtiers). Pour chaque modèle, les cyclones historiques les plus impactant ont été modélisés, ainsi que les conditions probabilistes centennales définies lors de la première phase.  Conformément à la méthodologie nationale, la configuration la plus pénalisante entre les évènements historiques et les évènements probabilistes centennaux a été retenue pour chacun des sites. Les résultats ont ensuite été comparés avec une approche de niveau statique exploitant les résultats de la première phase et faisant l’hypothèse d’une trajectoire de cyclone passant sur l’île au paroxysme de son intensité et générant ainsi une forte surcote.

La méthodologie déployée est conforme au cadre méthodologique national (Direction Générale de la Prévention des Risques, 2014) tout en s’adaptant aux spécificités tropicales de Mayotte (cyclones, barrières récifales, etc.), et en cohérence avec les travaux précédents réalisés sur l’île de La Réunion, entre 2012 et 2014, sur la caractérisation de l’aléa submersion marine.

Cette deuxième phase a abouti à la production, pour chaque commune littorale, d’une cartographie au 1/5 000ème de l’aléa submersion marine, permettant de décliner les différents niveaux d’intensité de l’aléa submersion avec plusieurs niveaux de prise en compte du changement climatique, conformément à la méthodologie nationale. Au total, 33 planches au format A0 au 1/5 000ème permettent de couvrir l’ensemble du littoral.

Partenaire

DEAL Mayotte

 IBTracks – NOAA – échelle de Saffir-Simpson)

Vue d’ensemble des trajectoires des 20 cyclones historiques analysés (source : IBTracks - NOAA - échelle de Saffir-Simpson).

Résultats de la modélisation du cyclone de synthèse CYCLOREF3 sur le point Est.

Résultats de la modélisation du cyclone de synthèse CYCLOREF3 sur le point Est.

Cartographie de l’aléa submersion sur la base des résultats des modélisations et des données du MNT Litto3D @IGN

Cartographie de l’aléa submersion sur la base des résultats des modélisations et des données du MNT Litto3D. © IGN