Les populations riveraines de l’estuaire du Wouri sont régulièrement confrontées aux effets des changements climatiques incluant des épisodes d’érosion, d’inondation et de submersion marine.

Les mangroves développées le long des côtes jouent un rôle de protection naturelle. Or ces écosystèmes fragiles se dégradent rapidement en raison de l’impact des changements climatiques, de la croissance urbaine de Douala et de coupes pour le bois d’œuvre et de chauffage.

Pour répondre à ces enjeux, le projet vise tout d’abord à évaluer l’exposition aux aléas d’érosion et d’inondation et la vulnérabilité des communautés. Une cartographie des zones à risque sera réalisée. Elle permettra d’alimenter les plans d’aménagement de la ville de Douala. Les secteurs prioritaires pour l’implantation de solutions d’adaptation seront également déterminés en collaboration avec les acteurs locaux.

Une analyse de l’utilisation actuelle et potentielle des ressources forestières sera par ailleurs proposée. Elle sera fondée sur une approche communautaire et participative et permettra le développement de modèles agroforestiers durables fondés sur de nouvelles pratiques de gestion des ressources en bois qui seront expérimentées par le biais d’ateliers, avec et auprès des communautés.

Afin de renforcer la résilience des mangroves aux effets des changements climatiques, une pépinière sera implantée et une expérimentation de restauration menée. Le suivi, avec les communautés, de l’évolution des plants permettra de mieux appréhender les paramètres influant sur leur croissance et leur adaptation aux nouvelles conditions environnementales et d’améliorer ainsi la méthode en vue d’une restauration de plus grande ampleur.

Enfin, le projet visera plus globalement le renforcement des capacités d’adaptation des populations aux changements climatiques via des ateliers de formation et la mise au point d’outils de sensibilisation. Un volet formation et recherche sera également développé à travers les projets de 4 étudiant.e.s au Master et 1 étudiant au doctorat.

Chercheur principal
Guillaume Marie

Co-chercheurs
Raphaël Onguene (Université de Douala)
Jean-François Bissonnette (Université Laval)
Nathalie Barrette (Université Laval)
Clément Sofalne (ABIOGeT)

© Willy Essoh Sone

Co-construction de scénarios d’adaptation des territoires maritimes aux risques côtiers dans un contexte de changements climatiques en France et au Québec (ARICO)

Ce projet de recherche franco-québécois porte sur la co-construction entre chercheurs et acteurs de la société de scénarios socio-écologico-économiques d’adaptation aux risques côtiers. Nous savons que, dans un contexte de changements climatiques et de concentration des enjeux humains et bâtis sur les côtes, les risques côtiers d’érosion et de submersion marines sont en constante augmentation, tant sur les côtes françaises que québécoises. En outre, les difficultés de gestion intégrée de la zone côtière et la multiplicité des positions des différents et nombreux acteurs (citoyens, élus, administrations publiques, organisations locales et régionales et autres parties prenantes) complexifient la gestion de ces risques sur un territoire complexe, à l’interface entre la terre et la mer. Projeter ces espaces vulnérables dans un avenir durable devient un défi auquel la recherche interdisciplinaire et partenariale entre chercheurs, professionnels de la gestion des risques côtiers et habitants apportera des éclairages cruciaux.

Le but du projet est de mieux appréhender et de favoriser les capacités d’adaptation des populations et des territoires maritimes soumis aux risques côtiers en co-construisant, avec les acteurs de la société, des scénarios d’adaptation de ces espaces côtiers. Notre hypothèse fondamentale est que pour y parvenir, il convient d’investiguer, trois niveaux emboîtés de la problématique : (1) comprendre la vulnérabilité globale de ces territoires maritimes, par la connaissance à la fois des dynamiques naturelles et sociétales, (2) analyser les politiques publiques, la dynamique des acteurs et l’usage des outils de gestion sur les deux territoires (France et Québec), (3) caractériser et analyser les capacités d’adaptation et de résilience des communautés côtières sur les deux terrains ateliers (Communauté de Communes du Pays Bigouden Sud en France et Municipalité Régionale de Comté de La Mitis au Québec). Ces trois angles d’approche se complètent et permettent une démarche intégrée, dans une perspective résolument interdisciplinaire. Tout au long du projet, les avancées sur ces trois questions de recherche viendront alimenter la (4) co-construction avec les acteurs de la société (gestionnaires et habitants) de scénarios socio-écologico-économiques d’adaptation des territoires et des communautés côtières .

Les résultats attendus sont multiples. Outre le développement de ces scénarios d’adaptation, à différents horizons temporels, sur les territoires-ateliers, plusieurs outils seront réalisés (indicateurs de vulnérabilité, plateformes numériques de données, frises chronologiques, cartographies narratives, jeux sérieux…) de manière à pouvoir être transférables sur d’autres sites.

Une des originalités du projet est de se fonder sur un triple échange, (i) entre deux territoires, français et québécois, (ii) entre deux secteurs disciplinaires, sciences naturelles et sciences humaines et sociales, (iii) et entre plusieurs domaines de connaissances, celui des chercheurs et ceux des acteurs de la société (professionnels de la gestion et habitants). Nous travaillerons en équipes mixtes franco-québécoises et chercheurs-gestionnaires. L’approche résolument systémique et l’enrichissement apporté par les expériences internationales croisées permettront de répondre à la demande sociétale forte d’une gestion durable de ces espaces côtiers aux dynamiques naturelles et sociétales très particulières.

Chercheurs principaux
Guillaume Marie
Catherine Meur-Ferec (Université de Bretagne Occidentale)

Co-chercheurs
P. Bernatchez, S. Plante (UQAR)
G. Cloutier (U. Laval)
S. Weissenberger (Téluq)
A. Hénaff, E. Guillou, I. Le Berre, S. Suanez, F. Alban, M. Philippe (Université de Bretagne Occidentale)
P. Deboudt (Université de Lille)
H. Flanquart, C. Rufin-Soler (Université du Littoral-Côte d’Opale)

Modélisation conjointe de l’évolution future des phénomènes d’érosion et de submersion côtières pour le développement d’une cartographie multi-aléas des côtes de l’estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent.  

Financé par le Cadre pour la prévention de sinistres 2013-2020 du gouvernement du Québec, ce projet vise à développer une approche multi-aléas pour la cartographie de l’érosion et la submersion côtières dans un contexte de changements climatiques. Ainsi, grâce aux résultats obtenus dans les travaux de recherche passés et en cours à la Chaire de recherche en géoscience côtière et au Laboratoire de dynamique et de gestion intégrée des zones côtières, il sera possible d’élaborer des formulations qui intègrent le climat des vagues en condition de réduction de glace pour la période 2041-2100, le régime des tempêtes, la hausse du niveau de la mer à l’échelle régionale, la récurrence conjointe des niveaux d’eau extrême (surcote plus marée), le jet de rive (ou runup : limite atteinte par la nappe d’eau projetée sur la plage), et la réponse morphologique de la côte (érosion-accumulation, changements morphologiques de la plage), dans un modèle numérique d’érosion et de submersion côtières.

Les deux principaux objectifs sont donc de :
1) réaliser une modélisation couplée des processus d’érosion et de submersion côtières qui intègre la réponse de la côte aux modifications environnementales engendrées par les changements climatiques;
2) développer une méthode de cartographie multi-aléas des zones exposées à l’érosion et à la submersion côtière. Plus spécifiquement, pour y arriver les effets du régime futur des tempêtes sur l’érosion et la submersion côtières seront déterminés, le recul du littoral pour le futur sera modélisé, et des zones d’exposition à la submersion côtière seront modélisées en tenant compte de l’érosion côtière future. 


Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Chercheurs collaborateurs
Dany Dumont, ISMER-UQAR
Thomas Buffin-Bélanger, UQAR

Programme de mesure et de modélisation de la morphodynamique de l’érosion et de la submersion côtières dans l’estuaire et le golfe du Saint‑Laurent (MoDESCo) – Phase III

Jusqu’à maintenant, les études réalisées sur les aléas côtiers au Québec maritime ont surtout porté sur une analyse rétrospective des aléas pour mieux les comprendre. Cependant, des constats importants ressortent de l’ensemble des études, que ce soit pour l’érosion côtière ou la submersion, les données de vagues et de niveaux d’eau sont inadéquates, ou tout simplement absentes faute d’instruments de mesure (Bernatchez et al., 2012; Bernatchez et al., 2015; Didier et al., 2015). La hauteur des vagues, particulièrement près de la côte, et la géomorphologie de la zone côtière sont sans doute les facteurs les plus importants à considérer dans l’analyse des aléas érosion et submersion côtières. Or, la hauteur des vagues, notamment au déferlement, faute d’instruments de mesure, n’est que rarement mesurée le long de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Les différents gouvernements ainsi que les firmes d’ingénierie n’ont pas encore tous les outils nécessaires pour produire des solutions d’adaptation pour l’érosion et la submersion côtières qui tiennent compte des changements climatiques, notamment de la réduction du couvert de glace, de la hausse appréhendée du niveau marin et des changements dans le régime des tempêtes. Ces outils permettront de mieux calibrer les ouvrages de protection ou les solutions d’adaptation en tenant compte de la dynamique côtière et des besoins des secteurs vulnérables. Des ouvrages sous‑dimensionnés, en plus de ne pas protéger adéquatement les populations et les infrastructures en place, peuvent, lors de fortes tempêtes, augmenter leur exposition, tandis que des ouvrages surdimensionnés entraînent des dépenses inutilement élevées aux autorités municipales et gouvernementales.

C’est dans ce contexte que l’équipe de la Chaire de recherche en géoscience côtière en collaboration avec des chercheurs de l’Institut des sciences de la mer a mise sur pied le projet intitulé « Programme de mesure et de modélisation de la morphodynamique de l’érosion et de la submersion côtière dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent (MoDESCo) ». Ce projet est divisé en trois phases. La phase I (2014-2015) a permis de quantifier les paramètres morphodynamiques d’un secteur représentatif de la rive sud du Saint-Laurent, celui de Pointe-au-Père – Sainte-Luce, et de produire une première climatologie de vagues et des niveaux d’eau pour l’estuaire maritime et le golfe du Saint-Laurent sur une grille de 5 km², et ce, pour la période de 1979 à 2014 (Lambert et al., 2015). Cette phase a aussi permis d’identifier, pour le Bas-Saint-Laurent, les conditions météo-marines responsables de sinistres côtiers (érosion/submersion) lors de la période de 1979 à 2010 et de calculer leur temps de retour. La phase II du projet (2015-2017) a permis de réduire la grille d’analyse à une échelle de 1 km² sur l’ensemble du domaine de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Elle visait trois objectifs : i) quantifier les paramètres morphodynamiques de grands types de littoraux représentatifs de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent sur 4 sites : Pointe-au-Père – Sainte-Luce, Maria, Isle-aux-Coudres, Longue-Pointe-de-Mingan; ii) produire une climatologie des vagues et des niveaux d’eau pour la période de 2041-2070 et 2071-2100 pour l’estuaire maritime et le golfe du Saint-Laurent; iii) déterminer les temps de retour des conditions météo-marines responsables de l’érosion et de la submersion côtières pour le futur dans un contexte de changements climatiques (2041-2100).

Financé par le Plan d’action 2013-2020 sur les changements climatiques (PACC 2013-2020) et le Fonds vert, la phase III du projet va permettre de : i) quantifier les paramètres morphodynamiques sur quatre autres sites témoins représentatifs de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent; ii) valider la capacité de modèles numériques à reproduire les vitesses de recul du passé pour s’assurer de bien modéliser les zones exposées à l’érosion et la submersion pour le futur; iii) développer un atlas numérique web pour diffuser les données modélisées de niveaux d’eau et de vagues de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Cette dernière phase du projet va générer un produit numérique uniforme et validé servant d’intrant notamment dans les domaines de la recherche sur les aléas côtiers, du génie côtier et maritime, ainsi que pour déterminer les zones exposées à l’érosion et la submersion côtières. Le développement du module WEB va permettre aux firmes de génie-conseil d’accéder aux séries chronologiques de paramètres de vagues et de niveaux d’eau pour concevoir non seulement des ouvrages de protection adaptés aux changements climatiques mais aussi tous types d’infrastructures côtières et maritimes. 

Chercheur principal 
Pascal Bernatchez

Chercheurs collaborateurs
Dany Dumont, ISMER-UQAR
Simon Senneville, ISMER-UQAR

Recherches sur l’érosion côtière et l’élévation du niveau marin menaçant le patrimoine culturel de l’anse à Henry (Saint-Pierre et Miquelon)

Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une dynamique de recherche en géoarchéologie amorcée en 2019 par une équipe internationale et pluridisciplinaire sur le site de l’anse à Henry, au nord de l’île de Saint-Pierre (St-Pierre et Miquelon). Ce site extrêmement riche et comportant des artefacts datant du XIXe siècle et potentiellement de la phase Paléoesquimau ancien (Groswater), est fortement menacé par l’érosion côtière et la submersion marine. Durant l’été 2019, une première campagne de fouilles archéologiques a démarré. Elle a notamment permis de reconnaître quatre amas coquilliers totalement inédits. Ces premiers résultats soulèvent de nombreuses questions en matière de changements environnementaux et de variations du niveau marin.

L’expertise de géomorphologues permettra à la fois de documenter l’évolution actuelle de l’anse à Henry (rythmes et modalités d’érosion) et donc les menaces qui pèsent sur le site de fouille, mais également de préciser les variations du niveau marin (en lien notamment avec les variations complexes de la croûte terrestre en raison de la glaciation du Wisconsinien), utiles pour mieux cerner les contextes archéologiques et cibler de nouveaux sites potentiels. Un protocole de levé photogrammétriques par drone du site a été mis en place. Plusieurs carottages dans les marais maritimes de Saint-Pierre sont également prévus en vue d’analyser notamment les foraminifères benthiques, utilisés comme indicateurs des anciennes positions du niveau marin relatif.

Chercheur principal
Pierre Stéphan, UMR LETG Brest

Chercheurs collaborateurs
Guillaume Marie
Réginald Auger, Université Laval
Grégor Marchand, Université de Rennes 1

Influence de la réduction du couvert de glace sur l’érosion côtière en bordure des infrastructures routières de l’Est du Québec dans un contexte de changements climatiques

Les conséquences de la réduction de la couverture de glace sur la vitesse d’érosion de la côte et sur le bilan sédimentaire des plages n’ont pratiquement jamais fait l’objet de quantification. En l’absence de ces connaissances, les projections d’évolution côtière ne tiennent pas compte de la réduction appréhendée de la couverture de glace côtière et du changement potentiel de la durée d’exposition de la côte et des infrastructures aux vagues. Il s’agit de fournir les connaissances scientifiques nécessaires pour améliorer les projections d’évolution côtière pour quantifier le risque d’érosion des infrastructures routières de l’Est du Québec dans un contexte de changements climatiques. Par conséquent, les résultats attendus de ce projet seront aussi utiles pour évaluer le risque futur de submersion côtière. Ces résultats pourront servir à développer des solutions et des stratégies d’adaptation qui tiennent compte de la diminution anticipée de l’englacement et ainsi, assurer une gestion durable du réseau routier et des infrastructures côtières.

Financé par le ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des transports, ce projet de recherche vise à décrire, comprendre et quantifier l’effet de la réduction de l’état d’englacement des estrans de l’estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent sur la dynamique des côtes qui sont principalement sensibles aux effets des agents hydrodynamiques (côtes sablonneuses, falaises de grès).

Les objectifs spécifiques du projet de recherche sont  de :
1) développer et appliquer des relations empiriques permettant de reconstituer de manière rétrospective (1981-2015) et prospective (2040-2070) l’évolution de l’état d’englacement des sites d’étude dans un contexte des changements climatiques;
2) évaluer l’influence de l’état d’englacement du haut estran sur la vitesse de déplacement du trait de côte/ligne de rivage (2000-2015);
3) identifier les caractéristiques géographiques, géomorphologiques, morphosédimentaires ainsi que les conditions météo-marines et les facteurs anthropiques qui favorisent ou non le développement et le maintien de la glace côtière;
4) estimer l’ampleur du changement de la vitesse de déplacement du littoral en raison de la réduction du couvert de glace côtière pour l’horizon 2040-2070 et cartographier les secteurs en bordure des infrastructures routières où les vitesses d’érosion des littoraux devraient augmenter.

Chercheur principal
Pascal Bernatchez 

Chercheurs collaborateurs
Dany Dumont, ISMER-UQAR
Simon Senneville, ISMER-UQAR

Reconstitution historique et projection des variations du niveau marin relatif pour l’estuaire maritime et le golfe du Saint‑Laurent

Les marégraphes sont très peu nombreux le long de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent et ne permettent pas de représenter adéquatement de manière spatiale les variations du niveau marin relatif à l’échelle locale et régionale. De plus, pour les marégraphes existants, à l’exception de celui de Pointe-au-Père – Rimouski, leur série chronologique est très courte ; ce qui pose un sérieux problème pour établir des projections futures à l’échelle régionale du niveau marin relatif ou encore pour déterminer les temps de retour des niveaux d’eau extrêmes. Ces données sont pourtant essentielles pour déterminer les zones à risque de submersion, anticiper les vitesses de recul du littoral et pour calibrer convenablement les ouvrages de protection et les infrastructures portuaires.
Il est maintenant reconnu qu’il est possible, pour pallier au manque de données mesurées à partir des marégraphes, d’avoir recours aux données géologiques où des indicateurs de niveau d’eau peuvent être utilisés pour reconstituer à une fine résolution les variations du niveau marin et pour valider et calibrer les modèles de prédiction de hausse du niveau de la mer.

Les foraminifères et les thécamoebiens sont deux indicateurs utilisés pour reconstituer les niveaux marins. Dans le cadre des travaux de la chaire de recherche en géoscience côtière, une longue reconstitution des variations du niveau marin relatif a été réalisée pour les Îles-de-la-Madeleine à partir de la distribution de fossiles microscopiques d’organismes unicellulaires (les foramminifères et les thécamoebiens) dans des carottes de sédiments prélevées sur le littoral. Les résultats montrent que l’utilisation des thécamoebiens offre de meilleurs résultats que les foraminifères pour reconstituer les variations du niveau marin relatif (Barnett et al., 2016). Cette approche offre non seulement un excellent potentiel pour reconstituer les variations du niveau marin, mais aussi pour mieux comprendre les causes de ces variations et pour calibrer les projections de hausse du niveau de la mer à l’échelle régionale.

Financé par le Cadre pour la prévention de sinistres 2013-2020 du gouvernement du Québec, ce projet vise à modéliser à l’échelle régionale les projections de hausse du niveau marin. Plus spécifiquement, les objectifs sont de : 
1) caractériser les assemblages biologiques et géologiques actuels selon la topo-bathymétrie de la zone côtière qui vont servir d’analogue pour reconstituer et projeter les niveaux marins;
2) reconstituer les variations du niveau marin relatif dans des secteurs névralgiques de l’estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent;
3) identifier et reconstituer la chronologie d’événements de niveaux d’eau extrêmes (tempête).

Ce projet va notamment permettre de répondre à une question cruciale tant pour les scientifiques que pour les gestionnaires des risques côtiers et des infrastructures côtières, à savoir si les vitesses accélérées de hausse du niveau de la mer mesurées depuis les années 90 peuvent se maintenir dans le futur, voire encore s’accélérer.

Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Chercheurs collaborateurs
Michelle Garneau, Université du Québec à Montréal, GÉOTOP
Bernard Hétu, UQAR
Dan Charman, U. Exeter, UK

Développement de plateformes topo-bathymétriques polyvalentes optimisées pour une utilisation en zones côtières

Les données LiDAR aéroportées sont largement utilisées pour évaluer les zones de submersion. La qualité des modèles numérique de terrain et d’élévation est un prérequis important pour en arriver à une cartographie fiable du risque de submersion. Malgré la résolution spatiale de 1 m et la précision verticale généralement de 15 cm des données LiDAR aéroportées (Jones et al., 2007; Leon et al., 2014), les modèles numériques de terrain qui en découlent ont parfois une précision verticale de 30 cm (Hodgson et al., 2003; Aguilar et al., 2010; Han et Kim, 2013). Des études récentes ont montré que les modèles numériques de terrain et d’élévation générés à partir de LiDAR aéroporté ne sont pas assez précis pour déterminer l’élévation de la première ligne de défense côtière Gallien et al., 2011), ce qui peut entraîner une sous ou une surestimation de la zone de submersion. Les études préliminaires réalisées à Sainte-Luce et à Maria dans le cadre de la Chaire en géoscience côtière en arrivent aux mêmes conclusions. Le système mobile de LiDAR terrestre (SMLT) de l’UQAR permet de produire un nuage de point avec une résolution spatiale inférieure à 5 cm et une précision x, y, z de ± 0,03 m, ce qui permet ainsi de résoudre cette problématique pour identifier avec précision et de manière automatique l’élévation de la première ligne de défense côtière (Didier et al., 2015). Ce système mobile permet aussi d’effectuer des levés beaucoup plus rapidement qu’à l’aide d’un DGPS ou d’une station LiDAR terrestre fixe qui sont parfois utilisés pour pallier au LiDAR aéroporté (Schubert et al., 2015). L’utilisation du SMLT offrirait aussi un très grand potentiel pour la modélisation de la submersion en milieu urbain où la représentation de la topographie fine et d’éléments complexes (fossés, routes, ouvrages de protection, murs, bâtiments, drainage superficiel, etc.) sont difficiles à réaliser avec les LiDAR aéroportés et ont un impact important sur le patron de propagation de la submersion (Gallien et al., 2014; Néelz et al., 2006; Ozdemir et al., 2013). Les levés LiDAR aéroportés, qui permettent tout de même de couvrir une très large superficie rapidement et à haute résolution spatiale, combinés avec des données LiDAR avec le SMLT permettent de tirer avantage des deux plates-formes pour générer des modèles de terrain et d’élévation à haute résolution et précision pour permettre une cartographie précise de la submersion côtière. Un autre aspect important dans l’étude de l’érosion et de la submersion côtières est la disponibilité des données bathymétriques de la zone peu profonde (<10 m). En effet, entre la zone couverte généralement par des levés multifaisceaux et les levés LiDAR, il existe généralement une zone sans couverture qui peut varier de plusieurs dizaines de mètres à quelques centaines de mètres, et allant parfois jusqu’à quelques kilomètres dans les pires cas. Or, cette zone est la plus dynamique de la zone côtière. Il s’agit de la première zone où l’énergie des vagues est atténuée. La connaissance de la géomorphologie de cette zone est donc importante pour déterminer l’énergie qui sera distribuée vers la côte. Ceci est déterminant dans l’étude de la vitesse de recul du littoral ou des niveaux d’eau atteints par le jet de rive. La cartographie topo-bathymétrique est donc importante pour identifier les zones les plus vulnérables tant à l’érosion qu’à la submersion. Ces informations sont aussi essentielles pour bien calibrer et concevoir les solutions d’adaptation en fonction de l’énergie des vagues à la côte.

Financé par le Cadre pour la prévention de sinistres 2013-2020 du gouvernement du Québec, ce projet vise à développer des plateformes topo-bathymétriques polyvalentes pouvant être déployées dans différents types d’environnements côtiers et de conditions météo-marines. Il est notamment important que ces plateformes puissent être déployées rapidement avant ou à la suite d’une tempête pour comprendre la réponse des systèmes côtiers aux tempêtes. Plus spécifiquement, ce projet vise à 1) assurer l’intégration d’instruments sur divers types de plateformes; 2) tester et valider la qualité des données terrestres et bathymétriques; 3) comparer ces données avec des levés aéroportés (imagerie, Lidar, Lidar bathymétrique (SHOALS); 4) développer des applications pour la production automatique de divers produits topographiques, bathymétriques et cartographiques (volume sédimentaire, visualisation 3D, cartographie de limites morphologiques, post-traitement, calcul du jet de rive).

Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Chercheurs collaborateurs
Patrick Lajeunesse, Université Laval, CEN
Christian Larouche, Centre de recherche en géomatique, Université Laval
Christophe Delacourt, Laboratoire Domaines Océaniques, Institut Universitaire Européen de la Mer, Université de Bretagne Occidentale, Brest

Suivi environnemental de travaux de rechargement de plage dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent et suivi de la renaturalisation d’une plage comme solution d’adaptation aux aléas côtiers

De tous les temps, les humains vivant en zone côtière ont trouvé des moyens pour limiter les impacts des aléas côtiers sur leur milieu. Au Québec comme ailleurs dans le monde, les ouvrages de protection ont été implantés souvent en urgence, sans égard au type de système côtier et à sa dynamique. Dans l’Est du Québec, en 2010, près de 365 km de littoral présentaient des ouvrages de protection. Au Bas-Saint-Laurent et en Gaspésie, c’est respectivement 19 % et 21 % du littoral qui est artificiel. Jusqu’à maintenant, ce sont surtout des enrochements ou bien des murets (béton, pierre, bois, etc…) qui ont été implantés pour réduire le recul du littoral, peu importe le type de côte. Ces ouvrages de protection rigide sont généralement efficaces pour stabiliser les côtes à falaise, mais sont souvent peu adaptés pour les côtes basses sablonneuses. Au cours des dernières années, la recharge de sédiments des plages a été utilisée comme approche alternative aux structures rigides dans au moins 8 secteurs de l’Est du Québec. La recharge vise à engraisser artificiellement la plage pour lui permettre de retrouver un profil d’équilibre et contribuer ainsi à limiter l’impact des vagues sur la côte. Toutefois, le suivi de l’efficacité de la méthode et de ses effets sur l’environnement a rarement été effectué. A notre connaissance, les quelques cas de suivi ont été effectués sur une très courte période ou avec un protocole inadéquat. Enfin, dans une perspective de restaurer des plages en érosion pour rétablir leur capacité à atténuer l’énergie des vagues, mais aussi plusieurs fonctions socioécologiques et économiques, certains pays côtiers adoptent comme solution le démantèlement des ouvrages de protection rigides. En Gaspésie, dans le secteur de Cap-des-Rosiers dans le Parc National Forillon, un important projet de démantèlement d’un enrochement de plus d’un kilomètre a été effectué à l’automne 2016. À notre connaissance, il n’y a pas eu de projet d’une aussi grande envergure sur les côtes du Canada. Il s’agit d’une opportunité pour évaluer la capacité du milieu côtier à retrouver son équilibre et à évaluer cette approche comme solution d’adaptation aux aléas côtiers.

Ce projet de recherche peut être divisé en deux volets, 1) soit le développement d’un guide pour la conception de recharges sédimentaires d’une plage et de leur suivi environnemental et 2) l’évaluation de la capacité d’une plage à retrouver son profil d’équilibre à la suite du démantèlement d’un enrochement.

• Volet 1. Le développement du guide va se baser sur les résultats des objectifs suivants : 1) effectuer une revue de littérature sur la conception des recharges et de leur suivi; 2) réaliser une analyse rétrospective de l’évolution de 7 secteurs avec recharge sédimentaire et de leur efficacité à réduire le recul du littoral; 3) effectuer un suivi de secteurs avec recharge.

Actuellement, il n’existe pas de critères qui permettent d’identifier les secteurs où la recharge sédimentaire des plages pourrait constituer une solution potentielle pour réduire l’érosion côtière en bordure des rives de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Tout comme il n’y a pas de procédure pour concevoir les recharges, ce qui explique que celles réalisées jusqu’à maintenant au Québec ont été réalisées de différentes façons, souvent sans égard à la dynamique côtière particulière à chaque site. Il n’existe pas non plus de protocole de suivi environnemental pour les recharges sédimentaires des plages pour l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent. À partir des enseignements qui seront tirés de l’analyse des recharges sédimentaires au Québec et des expériences issues de la littérature mondiale, un guide destiné aux entreprises privées, aux organisations régionales et aux professionnels gouvernementaux sera élaboré pour assurer un suivi. Ce guide présentera des critères permettant d’identifier les secteurs où la recharge sédimentaire des plages pourrait constituer une solution intéressante pour restaurer une plage et réduire le recul du littoral. Des recommandations seront aussi faites sur les aspects techniques à considérer dans la conception des recharges selon les processus morphodynamiques côtiers, la localisation de la recharge (dune, haut de plage, haut estran) et les objectifs de la recharge. Un protocole de suivi environnemental qui tient compte de la dynamique côtière et des considérations écologiques sera aussi proposé. De plus, la recharge sédimentaire consiste généralement en une intervention dans la partie supérieure de la zone intertidale et implique donc un aspect légal touchant des juridictions provinciale et fédérale. Ces aspects seront aussi abordés. Il a été montré, notamment en Europe où la recharge est utilisée au moins depuis les années 50, que la perception de la population face aux recharges est un élément important à considérer dans la stratégie de mise en œuvre et de suivi d’une recharge sédimentaire (Hamm et al., 2002). Ces aspects seront aussi abordés pour bien outiller les décideurs et les promoteurs.

• Volet 2. Suivi de la réponse du système côtier à la suite du démantèlement d’un enrochement
  Le projet consiste à réaliser un suivi environnemental post-démantèlement. Plus spécifiquement, il vise à 1) assurer un suivi topo-bathymétrique de la zone côtière; 2) quantifier les conditions hydrodynamiques et glacielles, 3) quantifier la réponse géomorphologique de la zone côtière à haute fréquence temporelle.

Le démantèlement d’ouvrages rigides pour rétablir les fonctions naturelles des plages à absorber l’énergie des vagues constitue une solution préconisée dans certains pays côtiers. En rétablissant l’équilibre d’une plage, plusieurs services écologiques sont restaurés menant à des gains sociaux, économiques et écologiques pour le milieu.

Ce projet réalisé en collaboration avec l’agence Parcs Canada et le ministère de la Sécurité publique du Québec offre une opportunité sans précédant pour évaluer la réponse d’un système côtier à la suite du démantèlement d’un enrochement et documenter si la plage va se reformer et retrouver son équilibre et par la suite comment le littoral va évoluer. La route publique a été construite sur une terrasse de plage à la fin des années 20 pour rejoindre le quai de Cap-des-Rosiers. Dans les années 60, l’élargissement de la route a mené à la construction d’ouvrages de protection qui ont été fortifiés à plusieurs reprises entre 1970 et 2000. En raison des tempêtes, les coûts d’entretien pour la remise en état de la route seraient évalués à environ 50 000 $ par année, et ces coûts tendent à augmenter (Parcs Canada, 2010). Dans ce contexte, Parcs Canada a décidé de fermer la route du Banc et de reconstruire une route à l’intérieur des terres tout en déplaçant un segment de la route 132. L’enrochement a été démantelé en automne 2016. Des relevés DGPS ont été réalisés dans le secteur enroché et les zones adjacentes à quelques reprises entre 2011 et 2016 par l’UQAR. Un levé LiDAR et des levés DGPS ont aussi été effectués avant le démantèlement en août et à la suite du démantèlement en décembre 2016. De plus, une caméra de suivi a aussi été installée en août 2016.

Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Projet Résilience côtière : vers le développement d’outils et de solutions d’adaptation durables pour les municipalités côtières de l’Est du Québec

Le projet vise à réduire la vulnérabilité des communautés et des écosystèmes côtiers à l’érosion côtière et à développer des outils pour améliorer la planification de l’aménagement et la protection du territoire côtier ainsi que pour faciliter le choix des solutions d’adaptation aux changements climatiques à court, moyen et long termes.

Financé par le Fonds vert dans le cadre du Plan d’action sur les changements climatiques (PACC 2013-2020) du gouvernement du Québec en collaboration avec le ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, ce projet s’articule autour de deux grands axes tout en étant fortement interreliés, soit 1) la sécurité des populations et des infrastructures côtières et le renforcement des capacités d’adaptation et 2) la protection des écosystèmes côtiers et le maintien de leurs services écologiques. 
Pour plus de renseignements, cliquer sur le lien Résilience côtière.

Chercheurs principaux
Pascal Bernatchez
Guillaume Marie

Chercheurs collaborateurs
Mathias Glaus, École de technologie supérieure (ETS)
Mathieu Cusson, Université du Québec à Chicoutimi
Luc Sirois, Université du Québec à Rimouski
Christine Desjardins, Pêches et Océans Canada, Institut Maurice Lamontagne
Serge Proulx, Pêches et Océans Canada, Institut Maurice Lamontagne

Analyse de la dynamique des foyers d’érosion en bordure de la route 138 sur la Côte-Nord afin d’identifier des solutions d’adaptation pour la route 138

Des mesures effectuées sur le littoral de la Côte-Nord et des Îles-de-la-Madeleine indiquent la présence de foyers d’érosion (erosion hotspots en anglais), c’est-à-dire des segments côtiers où la vitesse de recul est nettement supérieure aux segments adjacents. D’une longueur de quelques centaines de mètres, ces foyers d’érosion peuvent se former rapidement et entraîner un recul de 50 m de la côte en moins d’une décennie (Bernatchez et Fraser, 2012; Bernatchez et al., 2008), ce qui est très préoccupant lorsque la route nationale 138 longe la côte de près, à quelques dizaine de mètres. L’hypothèse de leur origine est qu’ils se formeraient devant des plages déficitaires en sédiments entre des systèmes de barres sableuses de bas estran, alors que l’intensité de l’érosion dépendrait des caractéristiques des vagues, notamment la présence de houles d’infragravité et des conditions de tempête. De plus, la réduction du couvert de glace liée au  réchauffement climatique (Senneville et al., 2014), expose la côte aux vagues de tempête sur une plus longue période et augmente le transit sédimentaire et la migration des barres sableuses, même en saison hivernale.

Ces foyers d’érosion n’ont fait l’objet d’aucune étude jusqu’à maintenant sur les côtes du Québec. Or, la compréhension de leur origine et leur localisation sont cruciales pour déterminer les segments routiers à risque. Le développement de ces foyers peut donc avoir des incidences sur la gestion des infrastructures routières, principalement la route nationale 138.  Les résultats du projet seront très utiles aux répondants concernés à la direction de la Côte-Nord car ils pourront mieux déterminer où il faut intervenir et concentrer les investissements en priorité au stade de la planification des projets routiers et des études d’opportunités et quelles sont les solutions les plus durables à envisager afin d’assurer la pérennité de la route 138 dans les tronçons de route visés.

Financé par le ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des transports, ce projet vise à mieux comprendre la dynamique des foyers d’érosion le long de la route 138, de développer une méthode novatrice applicable à l’analyse de la vulnérabilité des infrastructures routières et d’identifier des solutions d’adaptation dans un secteur routier de Longue-Pointe-de-Mingan. Plus spécifiquement, les objectifs sont 1) effectuer une cartographie des foyers d’érosion sur la Côte-Nord en bordure de la route nationale 138;2) évaluer l’origine et la dynamique des foyers d’érosion en bordure où la route 138 est menacée à court (moins de 5 ans) et moyen terme (5 à 10 ans) à Longue-Pointe-de-Mingan; 3) développer une méthode pour intégrer la dynamique des foyers d’érosion dans les projections d’évolution côtière servant à l’analyse de la vulnérabilité des infrastructures routières; 4) identifier les solutions d’adaptation les plus appropriées selon la dynamique côtière pour le foyer d’érosion situé à Longue-Pointe-de-Mingan; 5) assurer le transfert des connaissances vers les ressources du ministère.

Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Évaluation de l’efficacité de différentes mesures et techniques d’adaptation et de protection utilisées au Québec et à l’international pour faire face aux aléas côtiers

Ce projet financé par le Cadre pour la prévention de sinistres 2013-2020 du gouvernement du Québec vise dans un premier temps à identifier les différentes mesures et techniques mises de l’avant au cours des dernières décennies par les différentes autorités gouvernementales et les communautés côtières, du Québec et d’ailleurs dans le monde, pour faire face aux aléas côtiers. Dans un deuxième temps, il vise à évaluer leur efficacité, leur pérennité et leurs impacts sur la dynamique côtière. Enfin, un guide, avec un volet numérique, sera élaboré présentant des solutions adaptées à la dynamique côtière, aux types de systèmes côtiers et aux cellules hydrosédimentaires du Québec maritime, mais aussi celles à proscrire.

Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Chercheurs collaborateurs
Mathias Glaus, École de technologie supérieure (ETS)

Développement et application d’une méthodologie d’analyse de risque et de solutions pour l’érosion et la submersion côtières

Financé par le Cadre pour la prévention de sinistres 2013-2020 du gouvernement du Québec, ce projet vise le développement et l’application d’une méthode d’analyse de risque et de solutions pour l’érosion et la submersion côtières. Pour développer cette méthodologie, l’étude va porter sur les régions de Sainte-Luce-Sainte-Flavie et de Pointe-aux-Outardes-Pointe-Lebel. À terme, cette méthodologie pourra servir aux firmes d’ingénierie pour la réalisation d’analyses de risque associées à l’érosion et la submersion côtières, la recherche de solutions mieux adaptées pour l’atténuation des risques liés à ces aléas et pour la conception d’ouvrages de protection.

Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Chercheurs collaborateurs
Yann Ropars, Les Consultants Ropars

But et objectifs : Le programme de recherche vise à mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle et les modalités du recul des falaises rocheuses et du déplacement par les glaces côtières des blocs d’estran. Deux sites sont actuellement à l’étude :

• Estran rocheux à l’est de Sainte-Luce (Bas-Saint-Laurent) : suivi annuel du déplacement de méga-blocs d’estran et comparaison avec les conditions météo-marines et glacielles

• Falaises de la formation de Bonaventure (grès et conglomérat) à Rivière-Caplan et Hope (baie des Chaleurs) : suivi annuel de l’évolution de parois rocheuses par numérisation 3D avec scanners laser

Chercheur principal
Guillaume Marie

But et objectifs : Le programme de recherche vise à recenser et documenter les ressources archéologiques et patrimoniales bâties de l’Est du Québec exposées aux aléas côtiers (érosion, submersion), ainsi qu’à proposer, à terme, un plan de gestion durable de ces héritages dans un objectif d’adaptation aux changements climatiques.

Chercheurs principaux
Nicolas Beaudry, Laboratoire d’archéologie et de patrimoine – UQAR
Manon Savard, Laboratoire d’archéologie et de patrimoine – UQAR
Pascal Bernatchez
Guillaume Marie

Méthode de détermination de la ligne des hautes eaux pour le domaine maritime (estuaire moyen, estuaire maritime et golfe du Saint-Laurent) dans un contexte de changements climatiques

Au Québec, la Politique de protection des rives, du littoral et des plaines inondables (PPRLPI) conformément à la Loi sur la qualité de l’environnement (LQE) sert de cadre légal pour protéger les écosystèmes aquatiques (MDDEFP, 2013). L’application des normes et de la réglementation dépend de la ligne des hautes eaux (LHE) qui délimite deux zones, le littoral qui s’étend de la LHE vers le centre des cours d’eau ou des plans d’eau et la rive représentée par une bande de 10 ou 15 mètres au-delà de la LHE en direction des terres. Bien que la politique propose plusieurs méthodes pour délimiter la LHE, elle privilégie la méthode botanique experte qui consiste à déterminer la limite de prédominance entre les plantes aquatiques et terrestres (MDDEP, 2008). Cette politique s’applique actuellement selon ces mêmes méthodes et critères et sans distinction du milieu, que ce soit en milieu fluvial, lacustre ou maritime. Or, en aval de l’île d’Orléans, le Saint-Laurent acquiert des caractéristiques marines très marquées, notamment sous l’influence de la salinité, des marées, des vagues et des ondes de tempête. Actuellement, la délimitation de la ligne des hautes eaux basée sur les données marégraphiques ne tient pas compte des conditions de vagues, ce qui n’est pas adapté au milieu maritime du Saint-Laurent.

Financé par le Fonds vert dans le cadre du Plan d’action sur les changements climatiques (PACC 2013-2020) du gouvernement du Québec en collaboration avec le ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les Changements climatiques et le ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des transports, ce projet a pour objectif principal de préciser la méthode de détermination de la ligne des hautes eaux (LHE) en milieu côtier pour le territoire bordant l’estuaire moyen, l’estuaire maritime et le golfe du Saint-Laurent au Québec en tenant compte des changements climatiques appréhendés. Les objectifs spécifiques du projet de recherche sont 1) expliquer la méthode de détermination de la LHE à partir de critères géomorphologiques; 2) évaluer si les critères géomorphologiques sont mieux adaptés que la méthode botanique experte en milieu côtier et si une approche mixte (écogéomorphologique) serait plus appropriée; 3) évaluer la possibilité d’adapter la méthode hydrologique actuelle (0-2 ans) au contexte maritime, notamment en mesurant le « run-up » des vagues sur la base d’une modélisation calibrée à l’aide de données provenant de 12 sites installés sur les berges de l’estuaire et du golfe Saint-Laurent; 4) évaluer la concordance entre la LHE déterminée par des critères géomorphologiques, celle déterminée par la méthode hydrologique actuelle (0‑2 ans) et celle adaptée par l’UQAR qui tiendrait compte du « run-up » 5) rédiger un guide décrivant les méthodes les plus appropriées pour identifier sur le terrain la LHE pour le milieu côtier. Ce guide s’adresserait notamment aux inspecteurs municipaux, aux arpenteurs et aux analystes des directions régionales du ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques et du ministère des Transports du Québec.

Le ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des transports (MTMDET) a procédé à l’automne 2014 à l’enrochement de la berge en bordure de la route dans différents secteurs totalisant près de 2,5 km. Ce projet d’une durée de trois ans, financé par le MTMDET, vise à évaluer les impacts potentiels de la mise en place des enrochements sur les plages et les herbiers à spartine. Il vise aussi à quantifier les effets des caractéristiques géomorphologiques de l’estran sur les conditions de niveaux d’eau et de vagues et sur la sensibilité de la côte à l’érosion et à la submersion. L’ensemble du linéaire côtier étudié est de 7 709 mètres, soit 28,7 % du littoral de l’île. Le type de suivi proposé est le premier du genre au Québec dans un milieu pourtant représentatif de par sa géomorphologie des systèmes côtiers des estuaires moyen et maritime du Saint-Laurent.

Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Chercheur collaborateur
Guillaume Marie

Identification de solutions d’adaptation aux aléas côtiers pour augmenter la résilience des communautés des Premières Nations dans un contexte de changements climatiques

Ce projet vise à pousser la réflexion sur les solutions d’adaptation à préconiser pour s’adapter aux aléas côtiers dans un contexte de changements climatiques au-delà des infrastructures de protection rigides traditionnelles (enrochement, muret, épis rigides).

L’objectif principal du projet est de développer une approche d’aide à la décision pour l’identification des solutions d’adaptation qui tiennent compte du système socio-écologique côtier, des impacts des changements climatiques et des besoins exprimés par les acteurs locaux. Ceci permettra d’augmenter la capacité d’adaptation et la résilience des communautés côtières aux aléas côtiers (érosion et submersion), mais aussi la résilience des communautés biologiques et de leurs services écologiques. Au terme du projet, les partenaires auront accès à un outil pour les aider à faire un choix éclairé sur les solutions d’adaptation. Les objectifs spécifiques sont de :

1) développer un outil d’identification de mesures d’adaptation côtière adaptées au contexte local d’un système socio-écologique côtier;
2) modéliser l’effet des mesures sur l’évolution du système socio-écologique des communautés de Uashat et de Pessamit à court, moyen et long terme.

À partir de cet outil et des résultats de la modélisation, les Conseils de bande, les responsables de l’aménagement du territoire et de la sécurité publique auront en main l’information nécessaire pour la mise en œuvre des solutions identifiées.

Suivi morphosédimentologique d’une plage de la Côte-Nord dans le cadre de l’expérimentation du système « Rolodune » pour réduire l’érosion de la côte

Dans une perspective de développement de nouvelles solutions pour réduire l’érosion côtière, un prototype novateur, le système Rolodune a été développé par monsieur Laurie Gauthier, un résident de la Côte-Nord. Ce système de protection pour les plages pourrait être une solution douce, peu coûteuse et facile à implanter qui favoriserait la recharge naturelle de plage de sable. Dans le cadre d’un projet expérimental, le système Rolodune a été implanté à l’été 2017 sur une plage de la pointe Paradis dans la municipalité de Pointe-Lebel.

Financé par le Cadre pour la prévention de sinistres 2013-2020 du gouvernement du Québec, ce projet vise à évaluer l’efficacité du système Rolodune à limiter l’érosion côtière et de quantifier ses effets sur la géomorphologie de la plage. Plus spécifiquement, l’étude vise à
1) établir l’état de référence avant la mise en place des ouvrages;
2) quantifier les conditions météo-marines lors de l’expérimentation;
3) évaluer les effets du système Rolodune sur la morphosédimentologie de la plage et sur la géomorphologie en bordure des ouvrages (effet de bout, réduction de l’érosion, etc.);
4) effectuer des recommandations pour améliorer l’efficacité des ouvrages à réduire l’érosion et les effets environnementaux potentiels;
5) identifier dans quels types d’environnements côtiers le système Rolodune serait approprié pour réduire l’érosion côtière.

Chercheur principal
Pascal Bernatchez

Malgré la quantité d’informations numériques disponibles sur les zones côtières, plusieurs municipalités côtières et organismes locaux et régionaux n’ont pas de système d’information géographique, ni de ressources techniques pour gérer ces informations numériques. Il est essentiel de posséder un cadre de référence homogénéisé et structuré pour gérer cette quantité d’information, mais aussi pour assurer leur validité et leur qualité. 

C’est dans ce contexte que le Système Intégré de Gestion de l’Environnement Côtier (SIGEC Web) a été développé par le Laboratoire en 2003, pour permettre:

• d’accéder à un système d’information géographique via un lien internet conviviale, et
• d’assurer la diffusion de l’information aux autorités et intervenants concernés par la gestion côtière.

Le SIGEC Web est un géoportail de connaissances sur le milieu côtier, développé par le Laboratoire. Les informations disponibles sur le littoral de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent y sont fournies sous forme de cartes thématiques, dans un cadre de référence homogène et structuré qui tient compte des aléas côtiers et des changements climatiques.

Sur cette plateforme cartographique, les utilisateurs peuvent notamment consulter des cartes interactives en plus de les partager et de les diffuser. De plus, le SIGEC Web permet de visualiser toutes sortes de données sans avoir besoin de logiciels spécifiques ou complexes.

La plateforme cartographique SIGEC Web permet donc de doter les municipalités, les MRC et les ministères d’un outil d’aide à la décision en matière de gestion durable du Québec maritime qui tient compte des aléas côtiers et des changements climatiques.

De plus, cet outil d’analyse cartographique évolue constamment, avec la mise à jour des cartes thématiques existantes et l’ajout de nouvelles cartes au fur et à mesure que nos recherches progressent. Nos équipes travaillent fort pour que les données soient toujours les plus à jour. Restez à l’affût pour découvrir les nouveautés!

Pour être informé.e.s de la finalisation et de la mise en ligne de la plateforme du SIGEC Web, vous pouvez vous inscrire à notre liste de diffusion en cliquant sur le lien suivant :

S’inscrire aux communications du laboratoire

Cette plateforme est financée conjointement par le Ministère de la Sécurité publique (MSP) et le Ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MELCC).

Note: pour les boutons de la plateforme, veuillez noter qu’ils apparaissent lorsqu’on déplace le curseur dessus et qu’ils disparaissent si on ne passe pas dessus.