Changement climatique et érosion des côtes rocheuses : peut-on vraiment parler d’un lien de cause à effet ?

Le constat est aujourd’hui sans appel : une grande partie des côtes rocheuses mondiales est en érosion.

Le trait de côte recule inexorablement, quelles que soient les échelles spatiales d’études, les durées d’observation, le type de roches composant la côte et le contexte climatique. Les taux de recul mesurés apparaissent cependant comme très variables en fonction de ces différents paramètres. Ils peuvent atteindre plusieurs mètres par an pour les taux les plus rapides ou, au contraire, ne pas être discernables sur la période contemporaine (plusieurs décennies), donnant l’illusion d’une stabilité, parfois trompeuse.

Cette diversité de taux d’érosion n’est qu’une résultante de la complexité du problème.

L’exemple du littoral normand

Les falaises littorales de craie de Normandie représentent un bon exemple de chantier d’étude, car diverses équipes y ont travaillé depuis plus d’une vingtaine d’années.

La grande extension spatiale de côte à falaises de craie (environ 100 km) le long de la Manche orientale, permet des quantifications statistiques solides, caractérisées par une diversité de taux d’érosion, pour une côte taillée dans un même type de roche (la craie) et sous l’influence de conditions climatiques homogènes.

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Les taux de recul sont calculés sur la base d’un comparatif de photographies aériennes géoréférencées. Le premier jeu de photographies continues date de 1966. Un premier comparatif avec un relevé réalisé en 1995 (période de 29 ans) donne des taux d’érosion variant entre 0,09 m/an et 0,23 m/an, pour des secteurs variant de 5 à 30 km de large.

L’utilisation d’une orthophotographie plus récente (2008) a confirmé ces tendances sur 42 ans et donne un taux moyen global de 0,15m/an, avec des secteurs d’une trentaine de km de large, variant entre des taux faibles (0,09 à 0,10m/an), modérés (0,12 à 0,18 m/an) et forts (0,23 m/an).

D’un secteur à l’autre, des résultats paradoxaux

Les raisons évoquées pour ces variations de taux d’érosion ont été la hauteur de falaise (plus la falaise est haute, moins elle recule), le type de craie (plus la craie est résistante, moins la falaise recule), l’épaisseur du cordon de galets situé en pied de falaise (plus le cordon de galets est épais, moins la falaise recule) ; ainsi que l’influence des ouvrages côtiers transversaux qui bloquent le transit littoral de galets et favorisent une accumulation de galets protecteurs en amont-dérive. Cela conduit à une perte de galets en aval-dérive d’ouvrage, donnant lieu à une augmentation localisée de l’érosion des falaises sur plusieurs centaines de mètres.

Alors que les observations récentes semblent montrer une diminution globale des taux d’érosion sur ces côtes entre 1995 et 2008, certains secteurs montrent une accélération du recul entre 2008 et 2012 et d’autres apparaissent comme toujours aussi stables.

Ces résultats paradoxaux sont également reportés sur les côtes rocheuses californiennes.

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Les tendances mesurées sur les côtes rocheuses californiennes confirment également cette diminution surprenante de taux d’érosion, alors qu’une augmentation du niveau marin devrait conduire à son augmentation sur la période contemporaine. Ce problème vient en partie du fait que les effets des variations climatiques et marines sur une masse rocheuse sont bien moins évidents à discerner que sur une plage de sable, constituée de particules mobiles les unes par rapport aux autres et donc très sensibles à la moindre variation issue d’un facteur externe.

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En définitive, plus la période d’analyse est longue, plus elle « lisse » le signal instantané, en l’occurrence la marque d’un ou plusieurs effondrements de falaise, parfois responsables du recul instantané de plusieurs dizaines de mètres de falaise, impactant profondément la moyenne du recul calculé sur plusieurs dizaines d’années.

Comment quantifier une accélération de l’érosion des côtes rocheuses ?

En géosciences, l’analyse scientifique est basée sur un principe d’analogie. Un fait observable doit pouvoir être relié à un mécanisme, reproductible dans le temps.

Dans le cas de l’érosion des falaises, plusieurs actions mécaniques naturelles peuvent conduire à l’effondrement et donc au recul côtier. L’action des eaux continentales et marines (directement liée aux données climatiques et océanographiques) en fait partie, mais ce ne sont pas les seuls facteurs de déclenchement puisque les propriétés internes de la masse rocheuse rentrent en ligne de compte et, a posteriori, il reste difficile de relier systématiquement un événement à un mécanisme.

Ce problème est d’autant plus crucial que les relations directes entre l’érosion d’une falaise et les facteurs qui l’ont déclenché sont difficiles à détecter du fait des temps de réponse qui peuvent être longs, de la complexité des processus, de la possibilité de plusieurs facteurs de déclenchement concomitants et de la difficulté de mesurer ces changements à une échelle spatiale et temporelle appropriée.

Pour valider une accélération globale, il faut donc avoir accès à une vitesse, qui dépend directement d’une distance et d’un temps. Pour des vitesses de l’ordre de plusieurs dizaines de centimètres par an, il est nécessaire de remonter le temps et de trouver un marqueur morphologique de la position des falaises, aujourd’hui disparue (distance), correspondant à une très longue période de temps (datation), bien plus ancienne que la période contemporaine pour laquelle des photographies sont disponibles.

L’accès à des paléo-positions et leur datation (distance-temps) constituent les grandeurs nécessaires pour calculer un taux d’érosion sur le long terme, qu’il suffira ensuite de comparer aux taux d’érosion contemporains, secteur par secteur.

La nécessité d’étudier le passé, sous l’eau

Comment étudier le passé sur une falaise qui n’existe plus, puisqu’elle a été érodée ? Il suffit d’aller chercher des témoignages de son existence dans le domaine côtier marin, c’est-à-dire sur les plates-formes littorales aujourd’hui marinisées et ennoyées.

Cet espace côtier proche, de faible profondeur d’eau, n’est accessible qu’avec des navires océanographiques de très faible tirants d’eau, comme la vedette Haliotis de la flotte océanographique française côtière.

Une cartographie bathymétrique (mesure de profondeur) de haute précision a été réalisée au large de trois secteurs côtiers de Seine-Maritime, de manière à reconstituer la morphologie des fonds marins en liaison avec celle de la côte à falaise. Nous établissons ainsi des modèles numériques de terrain terre-mer de haute précision.

Il est apparu sur chaque secteur étudié qu’un relief sous-marin, constitué d’une marche de plusieurs de mètres de hauteur était localisé sur l’avant-côte et limitait côté mer la plate-forme littorale.

Ce relief étant remarquablement continu et parallèle à la côte actuelle, il marque une paléo-ligne de rivage et l’emplacement de la falaise dans le passé. Le fait que cette structure soit toujours visible dans la bathymétrie indique que la falaise s’est maintenue longtemps à cet emplacement alors que le taux d’érosion était beaucoup plus faible à ce moment.

Cette situation est possible à la faveur d’un niveau marin beaucoup plus bas qu’actuellement, où la falaise a tendance à se continentaliser puisqu’elle n’est plus en contact avec le niveau marin. Ce fut le cas lors des diverses périodes glaciaires du Quaternaire. La dernière période glaciaire connue est globalement datée aux alentours de 18 000 ans.

Depuis ce maximum glaciaire, où le niveau marin global était environ 120m plus bas qu’actuellement, la période interglaciaire (dite Holocène) s’est mise en place progressivement et le niveau marin est remonté d’abord rapidement entre 18 000 et 6 500 ans, pour ralentir ensuite jusqu’à la période actuelle, où il s’est stabilisé pour former nos littoraux actuels.

Ainsi, la marche de bout de plate-forme détectée au large des côtes de Normandie correspond à une paléo-position de la falaise restée stable pendant toute une période glaciaire (plusieurs dizaines de milliers d’années), réattaquée par la mer à la faveur du ralentissement de la dernière remontée du niveau marin à 6500 ans.

Une indéniable accélération récente, mais…

La distance à la côte et la date de formation étant trouvées, il a été possible de calculer un taux d’érosion à long terme sur 6 500 ans, pour chaque secteur étudié.

Il s’avère que les taux d’érosion long-terme sont de 33 à 57 % plus faibles que les taux d’érosion contemporains, calculés sur 29 ans. Ces données tendent à prouver que les falaises de craie présentent une accélération d’érosion récente.

Cependant, il n’est pas encore possible de déterminer précisément à partir de quand cette accélération a eu lieu. Le niveau marin continue de monter depuis 6 500 ans, alors que l’accélération récente de l’érosion ne peut se quantifier que sur les trente dernières années, avec les méthodes de mesure utilisées.

Est-ce un résultat du changement climatique, enregistré depuis trente ans sur les falaises de craie aujourd’hui érodées ? Ceci supposerait un changement climatique engagé de longue date sous nos latitudes, au sein même d’une période interglaciaire. Nous ne pouvons pas encore l’assurer de manière certaine, par manque de modèles climatiques précis du passé, en particulier sur la dernière partie de l’Holocène (c.-à-d., de 6 500 ans à l’actuel). Du travail en perspective…

La version originale de cet article a été publiée sur La Conversation, un site d'actualités à but non lucratif dédié au partage d'idées entre experts universitaires et grand public.

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