Les villes côtières ont une vulnérabilité cachée aux inondations causées par les marées – entièrement causées par les humains

Il y a des siècles, les estuaires du monde entier regorgeaient d’oiseaux et étaient turbulents de bancs de poissons, leurs marais et leurs interminables étendues de canaux se fondant dans l’horizon gris-bleu.

Avance rapide jusqu'à aujourd'hui, et dans des estuaires tels que Port de New York, Baie de San Francisco et La baie de Biscayne à Miami – les zones où les rivières rencontrent la mer – 80 à 90 % de cet habitat a été construit.

Le résultat a été le effondrement environnemental des habitats estuariens et perte de zones tampons qui a contribué à protéger les villes des ondes de tempête et de l’élévation du niveau de la mer.Mais les dégâts ne sont pas seulement visibles sur terre.

Sous la surface de bon nombre des voies navigables restantes, une autre forme d’urbanisation a lentement accru la vulnérabilité des côtes aux tempêtes extrêmes et à l’élévation du niveau de la mer :De vastes projets de dragage et d'ingénierie ont plus que doublé la profondeur des canaux de navigation depuis le 19ème siècle.

Certaines de ces autoroutes océaniques permettre d'énormes porte-conteneurs, avec des tirants d'eau de 50 pieds sous la ligne de flottaison et des longueurs de près d'un quart de mille, pour glisser dans des zones autrefois peu profondes.Un exemple est la baie de Newark, dans le New Jersey, qui était aussi petite que 10 pieds (3 mètres) de profondeur dans les années 1840 mais il a aujourd'hui 15 mètres de profondeur.

Le dragage de chenaux profonds a pour conséquence que l’eau entre et sort plus facilement des estuaires à chaque marée ou tempête.Dans ces chenaux dragués, le résistance naturelle à l'écoulement créé par un fond de canal rugueux et peu profond est réduit.Avec moins de friction, cela peut conduire à marées hautes plus importantes et onde de tempête.

Comme ingénieurs côtiers et océanographes, nous étudier la physique des océans côtiers et onde de tempête.Il existe des solutions aux problèmes causés par « l’urbanisation des estuaires », si les gens sont prêts à accepter certains compromis.

Un effet secondaire involontaire du dragage

Les effets du dragage sont plus visibles dans les marées quotidiennes, qui ont s'est agrandi au cours du siècle dernier dans de nombreux estuaires et des inondations nuisibles aggravées dans de nombreuses villes, comme le montrent nos recherches.

L'amplitude des marées – la variation moyenne entre la marée haute et la marée basse – a doublé dans plusieurs estuaires et modifié de manière significative dans d’autres.En conséquence, le niveau des marées hautes augmente souvent plus rapidement que le niveau de la mer, aggravant ainsi ses conséquences.

La cause la plus courante de ces marées plus importantes est l’urbanisation des estuaires.

Par exemple, à Miami, où l'amplitude des marées a presque doublé, un le principal contributeur est la construction et le dragage d'un chenal d'entrée du port de près de 50 pieds de profondeur (15 mètres) et de 500 pieds de largeur (150 mètres) à partir du début du 20e siècle.

À New York, certains quartiers du sud du Queens connaissent aujourd’hui 15 crues de marée mineures par an.La modélisation informatique montre que ces inondations sont causées dans une mesure à peu près égale par élévation du niveau de la mer et les modifications du paysage, y compris dragage et remise en état des zones humides des projets qui remplissent les zones humides pour construire des sites industriels, des aéroports et des quartiers.

Les preuves et la modélisation informatique montrent que toute onde de tempête ouragan affectant parties de la ville de New York, Jacksonville, Wilmington, Philadelphie, Sud-est de la Floride et Sud-ouest de la Louisiane, entre autres endroits, produira probablement des niveaux d’eau plus élevés en raison de l’urbanisation des estuaires, causant potentiellement davantage de dégâts dans les régions non protégées.

Ces coûts sont passés largement inaperçus, puisque les changements se sont produits progressivement au cours des 150 dernières années.Mais à mesure que l’élévation du niveau de la mer et les tempêtes violentes augmentent la fréquence et la gravité des inondations, le problème devient plus visible.

Construire des solutions au problème des inondations

En réponse à l’élévation du niveau de la mer, une forme différente d’urbanisation des estuaires attire une nouvelle attention comme solution possible.

Des barrières fermées contre les ondes de tempête ou des vannes de marée sont construites dans les estuaires ou dans leurs bras de mer afin de pouvoir les fermer en cas d'ondes de tempête.Quelques exemples incluent barrières pour la Nouvelle-Orléans; Londres; Venise, Italie;et les Pays-Bas.De telles barrières sont de plus en plus proposées parallèlement aux systèmes de digues pour la protection côtière des rives urbanisées des estuaires.

Les États-UnisCorps des ingénieurs de l'armée récemment barrières anti-surtension recommandées pour 11 estuaires supplémentaires, notamment près de Miami, de Jamaica Bay dans le Queens et Galveston, Texas.

Barrières contre les surtensions ne sont pas des solutions à long terme aux inondations provoquées par l’élévation du niveau de la mer, et leurs impacts négatifs restent mal compris.

Solutions naturelles

Les zones humides et les mangroves sont également devenues une solution populaire basée sur la nature.

Le financement des communautés et du gouvernement s'est concentré sur les tentatives de restauration ou de création de nouvelles zones humides comme zones tampons dans les zones riveraines.Mais cette solution est inefficace pour la protection contre les inondations dans la plupart des villes portuaires, comme New York, en raison du manque d'espace disponible.

Une onde de tempête traversant un mile de marais peut être réduite de plusieurs centimètres, selon les caractéristiques du site.Mais les fronts de mer urbains typiques des estuaires n’ont que quelques dizaines de pieds d’espace ouvert avec lequel travailler, voire autant.Dans un espace étroit, le mieux que la végétation puisse faire est de réduire l'action des vagues, ce qui ce n’est souvent pas le problème le plus urgent pour les villes situées sur les estuaires qui sont généralement à l’abri des vagues de tempête poussées par le vent.

En conséquence, les zones humides artificielles, bien qu’attrayantes, peuvent s’avérer inefficaces, surtout si tendances en matière de tailles de navires et urbanisation estuarienne continue.

De meilleures façons de remettre la nature au travail

Nos recherches révèlent une opportunité pour les scientifiques, les ingénieurs et la société en général de voir plus grand – d’envisager un remodelage et une restauration plus complets des caractéristiques naturelles des estuaires qui atténuaient ou absorbaient autrefois les inondations.

Les solutions possibles incluent arrêt du dragage d'entretien de voies de navigation sous-utilisées, en se retirant progressivement des sites et quartiers industriels de décharges vulnérables – et désormais souvent gorgés d’eau –, et restaurer ces vastes étendues en zones humides.

Ces approches peuvent réduire considérablement les inondations et offrent des années de protection contre l’élévation du niveau de la mer.Cependant, la restauration des configurations historiques des chenaux et des zones humides est rarement prise en compte sérieusement dans les études de gestion des risques de tempêtes côtières en raison du coût économique perçu, mais aussi parce que l'effet cumulatif des profondeurs plus profondes des chenaux est souvent méconnu.

La renaturation des estuaires urbanisés de cette manière pourrait être associée à programmes de rachat de reconquérir également la plaine inondable, réduire les risques de manière plus durable.Ou encore, il pourrait être associé à des digues pour protéger les quartiers existants d’une manière plus écologique.Ces approches doivent être considérées comme des alternatives à l’urbanisation accrue des quelques zones naturelles restantes de nos villes : leurs estuaires.